DFGSM2 Immunologie les Ig 2012-13 - Paul Sabatier University · 2013-04-05 · Tissu sanguin...
Transcript of DFGSM2 Immunologie les Ig 2012-13 - Paul Sabatier University · 2013-04-05 · Tissu sanguin...
Tissu sanguin Immunologie DFGSM22012-13
Faculté de médecine Rangueil
Pr Michel Abbal
Les Immunoglobulines
Des protéines (glycoprotéines)Produites par les lymphocytes B et les plasmocytes
Appelées :Immunoglobulines lorsqu’on ne préjuge pas de leur activité
biologique particulièreAnticorps lorsqu’on considère leur activité biologique de
liaison à un antigèneGammaglobulines lorsqu’on s’adresse à leur caractéristique
de migration en électrophorèse et par extension pour des préparations à usage thérapeutique.
Les Immunoglobulines (Ig) sont :
Structure dimérique de base d’une Ig (IgG)
Fab
Fc
(Fab)’2
charnièreSite anticorps
Fab
Site anticorps
Chaîne H
Chaine L
Une chaine lourde H (pour Heavy)constituée de 1 à 4 domaines.
Une chaine légère L (pour Light)constituée de 2 domaines
Un domaine est une séquence d’une centaine d’acides aminées d’aspect globulaire caractéristique dérivant d’un gène ancestral commun. C’est un élément constitutif de très nombreuses protéines.
Le domaine de la superfamille des Ig à des caractéristiques particulières identifiées pour la première fois dans les Ig(d’où son nom).
Deux chaines protéiques différentes
Différentes représentations schématiséesd’une IgG
Domaines(superfamille des Ig)
Ponts disulfure(intra-domaine)
Ponts disulfure(inter-chaines)
SS
SS
Chaîne L
Chaîne H
CD58 (LFA-3)
CD54 ICAM-1
Quelques exemples de protéines avec des domaines de la superfamille des Ig
Domaine des Ig
=
CD2 CD4 CD8
HLAClasse I
HLAClasse II
Les différentes chaînes H et L dans l'espèce humainesubdivision en domaines
λλλλκκκκ
M G A D E
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
S
Ex : IgG
H
L
SH HSS S
Chaînes Légères
Chaînes lourdesFab Fc
SS
Traitement Réducteurs
Traitement protéases
dits constants parce que identiques d’un anticorps à l’autredits variables parce que différents d’un anticorps à l’autre
D’où les abréviations C pour Constant (terme impropre pour un français)V pour Variable (terme impropre pour un français)H pour chaine lourdeL pour chaine légère
Exemple de dénominations :CH1 = premier domaine constant de la chaine lourdeVL = domaine variable de la chaine légère (pas de numéro
parce qu’il n’y en a qu’un)
Certains de ces domaines d’Ig sont :
CLCL
CH1
CH2
CH2
CH3
VL
VHVL
VH
CH1
CL
CH1
CH2
CH3
CH3
VL
VHVL
VH
CH1
Flexibilité de la molécule
IgM
IgG IgA IgD IgE
IgA secrétoire
CH4
Les 5 sortes de domaines constants définissent5 classes d’Ig
CH2
CL
CH4
CH3
CL
CH1
CH2
CH3
CH3
VL
VHVL
VH
CH1
CH2
CL
CL
CH1
CH2
CH3
CH3
VL
VHVL
VH
CH1
CH2
CL
Les 2 types de chaines légères
CL
VL
KappaΚ
CL
VL
Lambdaλ
Interet pratique: diagnostic de la clonalité dans une proliferation maligne (myelome LLC Lymphome etc…
Conséquences
Il y a des IgG kappa et des IgG lambdaDe même pour toutes les autres classes
En pratique cela est très utile pour identifier uneanomalie de production clonale d’une Ig conséquenced’une prolifération maligne (maladie de Kahler,Myelome, Waldenstrom ..)
Spécialisations des différents domaines
Fc
Fab
V L V H
C H
1
V H
C H
1
C L
V L
C L
C H
2
C H
2
C H
3
C H
3
Site defixation cellulaire (récepteur Fc)passage transplacentaired’activation du complément
SiteAnticorps(2)
Structure et fonction des Ig
V L V H
C H
1
V H
C H
1
C L
V L
C L
C H
2
C H
2
C H
3
C H
3
Sites anticorps
Système du complément
Placenta
Phagocyte
Mastocyte IgE = allergie
IgG = immunité adoptée par le nouveau-né
PN et macrophage
Cytolise et phagocytose
Interaction site Ac / Epitope de l’Ag
Epitope d’un Ag X
Site AcD’un anti X
Pris comme modèle de description de la structure générale des IgTaille 160 KD, 7S, 2H et 2L
Concentration 10g/l environ 80% des Ig circulantesSous-classes :G1, G2, G3, G4
Réponse secondaire et anamnestique
Fixent (activent) le complément
Traversent le placenta,
½ vie 21 joursActivité Ac : quasiment toutes (différente selon les sous-classes) :
Les IgG
Pentamère (10 chaînes H (µ) et L (Kappa ou lambda)900 Kd 19 SConcentration : 1 gr/l environ
Ac réponse primaire (cf ontogénie et phylogénie)Peu ou pas précipitants, agglutinants (anti A et B)
Fixent le complément
Ne traversent pas le placenta½ vie 7 jours
Les IgM
2 sortes :sériques et sécrétoiresSériques : 160 Kd, 2 sous-classes α1 et α2Concentration (sérique):1 à 2g/l chez l’adulte
Sécrétoires localisées au niveau des muqueusessynthèse = plasmocyte et cellule épithélialeParticulièrement adaptées à cet environnement
Adhésion au mucusRésistance à la protéolyse bactérienne
Ne fixent pas le complément
Ne traversent pas le placenta
Déficits fréquents (1/700 en France)
Les IgA
½ vie 7 jours
IgE200 Kdconcentration : 100 UI/ml (200µg/l)site de fixation aux mastocytes et aux basophilesHypersensibilité immédiate .(allergie IgE médiée)
IgD180 Kd (chaîne delta)molécule exprimée aux stades initiaux de la différenciationdu lymphocyte B (avec IgM), mais différences (taux, rôle).
Comment coder dans le génome l’information nécessaire pour faire environ 1010 Ac ?
ADN germinal et somatiqueDes minigènes (V, D, J) et C
Génération de la diversité nécessaire grâce à :une combinatoire d’assemblage de ces
minigènesdiversité jonctionnelleHypermutationscombinaison H et L
µ δ3'
ADN germinal
VH DH JH CH
L’information est fragmentée
ADN d’un lymphocyte B (premier stimulus)
µ δ γ3 γ1
LVDJ
µ δµ δ γ3 γ1
L’information est réarrangée
Comment est "fabriqué" lefutur site anticorps
2
Sur le chromosome il y a 3 régions avec des gènes V, des gènes D et des gènes JSorte de loterie avec 3 roulettes et des boules différentes
Le croupier "l’antigène" rajoute des complications pour que cela lui convienne mieux
8
27
4
11
27827
27
5
11
Mécanisme de génération du site anticorps
VH DH JH
Recombinaison entre D et J aboutissant à l'excision d'un segment d'ADN (boucle)5'
D10 J 33'
J 4D 8 D 9
Un deuxième évènement de ce type raboutera 1 segment V à DJ formant le futur site Ac
J 2J 1
J 2D 9
D 10
5' D 83'J 3
Boucle d’excisionD 10
ADN germinal
D8 D9 J 2 J 3
ADN réarrangé
RAG (recombinase)
A ces réarrangements s’ajoutent
Des erreurs jonctionnelles entre D et J.
Des hypermutations de la région codant les interactions de l’Ig avec l’Ag (CDR1 CDR2 CDR3) ce qui génère des activités Ac et des avidités nouvelles.
On arrive ainsi à au moins 1010 Ac possibles
Chromosome d’un autre lymphocyte
Chromosome d’un lymphocyte
Nous faisons tous les anticorps (et les TCR) possibles et imaginables
En juxtaposant au hasard des gènes codant des morceaux du futur Ac.
VH DH JH M G A E
Chromosome hérité du père ou de la mère(c’est le même pour tous les individus quel que soit leur vécu immunologique)
Chacun de ces lymphocytes code un anticorps différent généré au hasard et indépendamment de tout contact avec
l’antigène correspondant
Ac IgM
Ac IgM
VH DH JH M G A E
Génération aléatoire du site anticorpsIl faut 3 briques : 1bleu (V) 1rouge (D) 1 verte (J) Supposons qu’on en ait 10 de chaque couleur
1 2 3 4 5 6 7 8 910
1 2 3 4 15 6 7 8 910
1 1 1 1 1 2 1 1 3 1 1 4 1 1 5
Par ce seul réarrangement on va pouvoir fabriquer au hasard 10 x 10 x 10 = 103 AcSe rajoutent les phénomènes de jonction et d’hypermutation pour arriver à des combinaisons donc des sites Ac de l’ordre de 1010
ou plus !
2 3 4 5 6 7 8 910
1 1 6 1 1 7
V
Etc… Etc…. Etc… Etc….
AtgcaatccggattcagCCAgtttaacgcgggactaaatattcggaccataacgcgggactaaacggattcagggactaaataaatctaggagcccaatgcatatcgcgcgaatat
---------------------x----------------x-------------------------------------------------------------------------------------x----------------------------x-------x----------------x------------------------x-----------------------------------------------------------x------------------x---x------------x----------------------------------------------x--------------------------------------------x---------------x-----------------------------------------------------------------------------------x--------------x------------------------------x-------------------------x--------------x-----------x-----------x--------x--x---------------------------------------x-------------------x------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------x-----------------------------------------x------------------------------------------------------x-x---x-----------------x-------------------------------------------------------------------------------------------x-----------------------------x------------------x--------------------------x-----------------------------------------------------------------------------x-----------------------------------------x---------------x---------------------------------------------- --------------------------------------x-----------------x--xx-------------------------------------x------------x-----x---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------x--------------x--x-------------------x----x------------------------------------------------------x----------------------------------------------------------------x-----------------------------------------------------------------------------------------------------x---------------------x--------------------------------------x----------------x----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------x----------------------------x------------------------------------------x-----------------x-----------------x-----------------------x-----------------------------------------x-------------------x--------x-------------x----------x------------------------------------------x-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------x------------------xx-------------------x-------------------------------------------------------x--x-------------------------------------------------------------------------------------------------x--------------------------------------------------------------x-----------------------------------------------------------------x--------------------x---------------------x-----------------------------------------x-----x----------x---------------------------------------------------------------x--------------------------------------x---------------------------------------------------------x-----x-------------------x----------------------------x-----------------------------x------------------------------------x-----------------------x-x-------------------------------------------------------------------------------------------------x---------------------------x--------------------------------------x------------------x-----------------------------------------------x------------x-----------------------------------------x---x-----------------------------------------------------x-x---------x-------------x----------------------------------------x-------------------x--------------------------------------------------------x-x-----------------x---------------------------------------------------------x------x-------------x--------------------------x-x--------x-----------------------------------------------x-x---------------x----x------------------------x------------------x------------------------------------------x---------x----------------------x---x----------------x-----------------------------------------
CDR1 CDR2 CDR3
35 55 95
Comparaison de séquences du domaine VHde différents anticorps
CH1 CH2 CH3VH
NH2 COOH
1 11055-60 90-97
Epitope
Conformation du domaine V et participation au site Ac
domaine VH
Site AC
30-35
Régions hypervariables
La recombinaison aléatoire VDJ génère :51 X 27 X 6 =8 262 combinaisons pour la chaine HAuquel on rajoute 120 combinaisons pour la chaine
légère λ et 200 pour κ.
On est donc loin du compte des 1010 AC envisagés précédemment !
Il faut rajouter d’autres évènements• La flexibilité jonctionnelle• L’Addition de nucléotides (1 à 15) par la TdT avant
l’épissage entre les segments• Les hypermutations (maturation d’affinité par l’antigène)
Après la production dans un premier temps d’une
IgM
On passe lors du 2ème contact avec l’antigène à une autre classe (isotype) d’IgC’est la commutation de classe
Le premier isotype synthétisé est :IgM (et IgD)
Cµµµµ Cδδδδ Cγγγγ3
ADN après le premier réarrangement
Poly A
ARN Transcript primaire
L V DJL VL V
41 42 43
Cµµµµ Cδδδδ43
ou43 Cµµµµ Cd43 Cδδδδ
Le cellule qui a réussi ces évènements sur un de ses 2 chromosomes (le paternel ou le maternel) ne peut le faire sur l’autre : exclusion alléliqueEn conséquence un lymphocyte B et son successeur le plasmocyte ne peut fabriquer qu’une seule molécule d’anticorps (bien sur à des milliers d’exemplaires)
C µ
Exemple de commutation d’une IgM vers une IgE
VDJ5' 3'
IgE
C δC γ 3 C γ 1 C α 1
C γ 2
C ε C α 2
C εVDJ C α 2
C γ 4
Le plus souvent d’une IgM on va vers une IgG
µ δ γ 3 γ 15' 3'
VH DH JH CH
γ 2α 1
L V D J
L V D J
γ 2α 1
ADN d’un plasmocyte producteur d’IgA
Récapitulatif des évènements somatiques aboutissant à la synthèse par ex d’une IgA
ADN d’une cellule germinale
Formation du futur site AC
µ δ γ 3 γ 1
γ 2α 1
Protéine (chaine H)
ARN transcript primaire
ARN messager
Commutation isotypique (switch)
ADN d’un plasmocyte producteur d’IgM
L’IgA sécrétoire
Synthétisée par le plasmocyte sous muqueux
Transcytose à travers la cellule épithélialeDu pole basal vers apicalY acquiert
la pièce sécrétoirela résistance à la protéolyse bactérienne
Passe à la surface de la muqueuse
Se lie au film de mucus
Technique simplifiée de productiondes anticorps monoclonaux
Fusion
Agent de fusion
Clonage (une cellule par milieu de culture)
Sélection des cellules clonales qui produisent l’anticorps anti X
milieu de sélection pour ne garderque les cellules qui ont fusionné (en vert)
Antigène X
Lymphocytes B
Souris avec tumeur Lymphoïde B
Lymphocytes tumoraux
Souris normale immunisée avec l’antigène X
Production en masse et commercialisation de l’anticorps anti X
Le BCRIg de membrane
CD 79 a
S S
S S
CD 79 b CD 79 a CD 79 b
VV V V
C C C C
C C
C C
Membrane cellulaire
Transduction du signal
Le site anticorps positionné à l’extérieur peut réagir avec l’épitope de l’antigène qui arrive au contact de la cellule
S S
S S
ITAM
ITAM
IgA IgM IgG IgD
PROPORTIONS DE CELLULES PRODUISANTLES PRINCIPAUX ISOTYPES D'Ig
Fonction des anticorpsLe site Ac :
Réagir avec l’épitope (marquer l’antigène pour d’autres effecteurs, éventuellement le neutraliser le précipiter)
Le fragment FcCytotoxicité complément dépendante
(par activation de la voie classique)Cytotoxicité dépendante des cellules NK
(ADCC) via leurs récepteur FcPassage transplacentaire
Uniquement les IgGAdaptation aux muqueuses
Les IgA secretoiresActivation des mastocytes et basophiles
Uniquement les IgELa régulation du catabolisme
Pathologie
Sera abordée l’an prochain :déficits :
absence de gènes de structure (rarissime)absence ou mutation de gènes de régulationabsence d’enzymesAutres déficits moléculaires (très nombreux)
pertes :digestives urinaires …hypercatabolisme :
Proliférations malignes :Anomalies monoclonales (Myelome, ….)
Exploration(sera vue en ED)
Exploration in vitro
Electrophorèse :ex : 14 g/l de gamma globulines
Dosage des isotypes : ex 12.5g/l d’IgG
Dosage des sous classes des IgG : ex : 703 g/l d’IgG1
Dosage des activités anticorps : ex : 17 U d’anti Ag S du virus de l’hépatite B
Aspects qualitatifà l’électrophorèse
Profil normal : Ig polyclonales
Profil anormal : Ig monoclonale
IgThérapeutiques
D’origine humaine (pool de donneurs)A visée substitutive dans un déficit :
gamma globulines polyvalentes
A visée protectrices spécifiques d’un germegamma spécifiques hépatite B
A visée immuno-modulatrice dans un Guillain et Barrégamma globulines polyvalentes (très fortes doses)
IVIG Intra Venous ImmunoGlobulins
Anticorps monoclonauxmurins humanisés
Nous héritons tous du même jeu de gènes pourfaire des anticorps
Nous les combinons au hasard pour faire un trèsgrand nombre de spécificités anticorps (utilesinutiles ou dangereux)
Nous ne rencontrons pas les mêmes antigènes quistimulent la production des anticorps
Nous avons tous (sauf déficit) les mêmespotentialités, mais nous n’avons pas le mêmebagage car pas le même "vécu"