Les Immunoglobulines (Ig) et les gènes des Immunoglobulines A- Denys – Lundi 11 janvier 2016

Les IMMUNOGLOBULINES A : Structure et Fonction des immunoglobulines (Ig) I/ Introduction 1- Les protéines sériques 2- Les immunoglobulines : définition II/ Structure des Ig 1- Les chaînes des Ig 2- Les régions Fab et Fc 3- Notion de domaine III/ Hétérogénéité des Ig 1- Les isotypes : classe ou sous classe d ’Ig 2- Les allotypes d ’Ig 3- Les idiotypes d ’Ig IV Structure des différentes classes d ’Ig V/ Fonctions effectrices des Ig VI/ Fonctions effectrices spécifiques de chaque Ig VII/La superfamille des immunoglobulines A- Denys – Lundi 11 janvier 2016

11 22   + Albumine (55%) Globulines Sens de Migration Taux de proteine Figure 1 : les protéines sériques HVR 3 FR 1 FR 2 FR 3 FR 4 HVR 1 HVR 2 Index de variabilité Acides aminés Figure 2 : représentation de la zone varible des Ig diagramme de Wu et Kabat FR : région “framework” ou région charpente z Région hypervariable (HVR) ou “complimentarity determining regions” (CDR) Immunoglobulines A : Structure et Fonction des immunoglobulines A- Denys – Lundi 11 janvier 2016

5 C H1 VLVL CLCL VHVH C H2 C H3 Charnière Sucre Pont di-sulfure Figure 3 : IgG forme de base des Ig IgG3 IgG Figure 4 : antibody dependent cell cytotoxicity Immunoglobulines A : Structure et Fonction des immunoglobulines

6 Figure 5 : les 5 classes d’Immunoglobulines = isotypes A : Structure et Fonction des immunoglobulines

75% des Ig totales (8g/l) IgG3 Monomère Grande Hétérogénéité 75% des Ig totales du sérum Glycosylations : environ 10% du PM PM = 150 kDalton /  CH = 50kD, CL = 25kD Coef de sédimentation : 7S Les sous classes d ’IgG : structure et fonctions IgG1 : 70% des IgG totales IgG2 : 20% IgG3 : 8% IgG4 : 2% Différences de structure : - aa sur le fragment Fc - ponts disulfures - 80% d ’homologies entre les sous classes / 40% entre les classes - sucre (2 à 3% du PM) Ponts di-sulfure interchaines : IgG1 et IgG4 2 di-S IgG2 4 di-S IgG3 15 di-S Figure 5a : IgG forme de base des Ig IgG

Structure : Monomère : 170KD ; Queue terminale Propriétés : La 4eme Ig du sérum (<1%) Chaîne D de 60kD / 50KD des IgG Ig de surface des lymphocytes B Ne se lie pas au complément 14% de sucres (chaine d) Coef de sédimentation : 6.5 S Fonctions mal connues : cependant les Ac anti-insuline, protéine de lait; pennicilione sont en majorité des IgD Queue terminale Figure 5b : IgD Structure : Monomère de 190KD; Coef de sdimentation : 8S;Domaine supplémentaire (C H4 ) (+100aa) : Chaîne e 61 kD Propriétés : La plus basse des Ig du sérum (traces) Se lie aux PN basophiles et aux mastocytes (sans liaison à l’antigène) Réactions allergiques Infections parasitaires (Helminthes) Se lie au récepteur Fc des PN éosinophiles Ne fixe pas le complément 4 domaines (550 aa) Fonction : responsable reaction anaphyllactique Figure 5c : IgE C H4

9 Structure –10 % des Ig totales –En majorité dans le sang et en fble concentration dans les tissus - Pentamère (vue en microscopie électronique : étoile) de 900 kD –10% des Ig totales (1 à 2g/l) –Domaine supplémentaire (C H4 ) –Chaîne J : 137 aa riches en cyst –Chaîne H : 65kD – Chaine L : 25KD –19S –sucres (12% à 14% du PM) –Propriétés et Fonctions des IgM –Première Ig synthétisée par le fœtus et les lymphocytes B –Fixe le complément dans le sg en présence des IgM : réponse rapide –Se lie aux RFc –Agglutinine (pentamère) –Immunité humorale : affinité faible car elles n’ont pas encore subi ce qu’on appelle l’hypermutation somatiique mais la valence de 10 compense –Majoritairement dans le sang / Peu dans les tissus –Prédominants de la réponse primaire à une infection –Dirigés contre des Ag thymodépendants CH4 Chaine J Ponts disulfures Figure 5d : IgM

10 Chaîne J Pièce sécrétoire Les IgA représentent 15-20% des Ig totales sériques ( 3.5 à 4.5 g/l) C’est l’Ig la plus secrétée. Elle est sous forme : - Monomèrique dans le sérum majoritairement avec un coef de sédimentation de 7S : PM:150KD. Seule cette forme est capable de se lier aux Rp Fc. - dimérique : 385 kD (9S) : forme le plus souvent secrétée - Trimèrique (11S); Polymères (17S) Il en existe 2 Sous classes : IgA1 dans le sérum ; IgA2 dans les sécrétions Structure Dimèrique des Ig de secrétion : Chaîne J : un peptide riche en cystéines réunissant les extrémités Fc de deux IgA par un pont disulfure. C'est par cette chaîne J que la molécule se fixe au récepteur Rpoly Ig. Pièce sécrétoire : La pièce sécrétoire correspond à la partie extérieure du récepteur pour les Ig polymérisées de la cellule épithéliale (Rpoly Ig). Elle entoure les régions Fc de l'anticorps, ce qui le protège de l'action des protéases du milieu extérieur. Sources d ’IgA Epithélium : de l ’intestin, du système respiratoire, des glandes mammaires, des glandes exocrines : lacrymales et salivaires Rôle : Protection des surfaces épithéliales - Prévention de la fixation des bactéries et des toxines - Prévention de l ’absorption des substances étrangères Source de défense des nouveaux nés Déficience héréditaire des Ig la plus connue / infections pulmonaires Figure 5e : IgA

Figure 5f : passage de la barrière épithéliale par les IgA

Figure 6 :La superfamille des Ig

Le BCR et le TCR A- Denys – Lundi 18 janvier 2016

Le récepteur des cellules B (BCR) Le récepteur des cellules T (TCR) I/ Structure et expression du BCR 1-Introduction 2- Présentation du BCR 2-1 Hétérodimères Iga et Igb 2-2 Modèle d’association des Ig et de l’hétérodimère 2-3 Fonction de l’hétérodimère 3- Le BCR : genèse et fonctionnalité 3-1 Orientation des Ig : Ig membranaire ou secrétée 3-2 Evolution du BCR au cours de la différenciation 3-3 Rôle du BCR dans la maturation des cellules B 3-4 La transduction du signal des cellules B 3-5 Protéines régulant la transduction du signal par le BCR 3-6 Expression des marqueurs membranaires au cours de la différenciation des cellules B 3-7 Internalisation, trafic intracellulaire et présentation de l ’antigène / différenciation 4- Conclusion A- Denys – Lundi 18 janvier 2016

II/ Structure et expression du TCR 1- Présentation du TCR 2- Le complexe CD3 2-1 Structure 2-2 Fonctions 3-Expression de CD3 et d’autres Molécules de surface en fonction du stade de différenciation des cellules T 4- Diversité du TCR 4-1 Les gènes du TCR 4-2 Chronologie des réarrangements des gènes du TCR 4-3 Réaarangement et expression des gènes des chaînes du TCR Réarrangement de la chaîne delta Réarrangement de la chaîne gamma Réarrangement de la chaine béta Expressions des gènes des chaînes alpha et beta du récepteur des cellules T 5- Régions hypervariables du TCR 6- Exclusion allélique 7- Régulation de l’Expression des chaînes du TCR 8- Recombinaison des gènes 9- Transduction du signal à partir du TCR 10- Conclusion

Ig    TM : Transmembranaire – IC : intracellulaire Le récepteur des cellules B(BCR) Figure 1 : BCR : complexe Ig membranaire possédant 2 chaînes lourdes et 2chaîne légère + hétérodimère Ig  Ig  Figure 2 : Hétérodimère Iga/ Igb

18 CHO Région variable V Region constante “C” Région intermédiaire chaine alpha chaine beta Pont disulfure Région transmembranaire Queue cytoplasmique Domaine N terminal Domaine C terminal Le récepteur des cellules T(TCR)

IMMUNITE A MEDIATION HUMORALE A- Denys – Mercredi 20 janvier 2016

IMMUNITE A MEDIATION HUMORALE I- Introduction 1-les organes lymphoïdes de l’immunité humorale 2- Immunité acquise active et passive II- La réponse humorale 1- Déroulement 2- propriétés fondamentales de la réponse immunitaire adaptative 3- Théories de la spécificité et de la diversité III-Immunogénicité 1- Antigènes et Déterminant antigénique 2- Notion d ’immunogénicité des antigènes 3- Paramètres du pouvoir immunogène 4- Classification des antigènes en fonction de leur origine 5- Classification en fonction du type de réponse humorale induite 6 Réponse humorale aux antigènes thymo-dépendants 7- Réponse humorale aux antigènes thymo-indépendants IV Exemples d’immunité humorale V- Déficits de l’immunité humorale VI Lymphocytes B CD5+ A- Denys – Mercredi 20 janvier 2016

Capillaires lymphatiques afférents Cortex superficiel Cortex profond Capillaire lymphatique efferent médulla Vaisseaux lymphatique s Follicules lymphoïdes Vaisseaux lymphatiques afférents Ganglions lymphatiques Follicules secondaires Centres germinatifs Vaisseaux lymphatiques efférents Fig 1 Structure des ganglions lymphatiques

Fig 2 : Organisation des lymphocytes B dans le cortex

3- Paramètres du pouvoir immunogène 3-1 Paramètres physico-chimiques : - Taille moléculaire : Plus le volume d'une molécule est grand, plus en principe son pouvoir immunogène est puissant. L'immunogénicité commence pour des molécules de taille supérieure ou égale à Dalton. Cependant on connaît des peptides de taille inférieure et néanmoins immunogène (ocytocine, vasopressine : hormones d'une dizaine d'acides aminés et de 1000 Dalton). - La rigidité : Il faut que la structure moléculaire de l'immunogène ne soit pas trop "molle", trop fluide car sinon la fixation sur les récepteurs des lymphocytes est trop lâche voire impossible. Ainsi la gélatine qui a pourtant un poids moléculaire élevé est un mauvais immunogène ; si on lui ajoute des radicaux tyrosil qui ont comme effet de la rigidifier, le pouvoir immunogène de cette gélatine substituée est grandement amélioré. La complexité : Il faut une certaine diversité dans la structure pour obtenir l'immunogénicité. Un polymère possédant des séquences répétitives d’aa n'est pas immunogène par elle-même car elle est trop simple dans sa structure. Par contre la greffe de chaînes latérales d’autres acides aminés, d’une chaîne complexe confère une bonne immunogénicité. 3-2 paramètres biochimiques : Les protéines : sont les composés les plus immunogènes,. ceci du fait du polymorphisme de leur structure et des différences existant entre espèces, Pour résumer sur l'antigénicité des protéines pour la réponse humorale, l'immunogène doit avoir une taille minimale (1000 Daltons), présenter une certaine complexité moléculaire, posséder plusieurs déterminants dont la taille est d'environ 10 à 20 acides aminés et qui doivent être accessibles. Les polysaccharides : Parmi les polyosides complexes on range les lipopolysaccharides (LPS) des entérobactéries, les glycoprotéines, les lectines.Les groupes sanguins A, B, O et AB sont un exemple d'antigènes polyosidiques naturels complexes. Ces anticorps sont dits naturels car ils sont présents dès la naissance. Sur un polyioside Le système immunitaire est est capable de reconnaître une différence qui ne porte que sur un seul sucre donc particulièrement discriminant. - Les lipides : Par eux-mêmes ils ne sont pas immunogènes, car leur structure est peu ou prou la même dans de nombreuses espèces : ce sont des haptènes qui nécessitent le couplage à une protéine porteuse ou à un sucre (glycoprotéine et glycolipide). - Les acides nucléiques : L'ADN pur, isolé, n'entraîne pas de réponse immunitaire expérimentale. On connaît cependant des maladies (lupus érythémateux aigu disséminé) qui se caractérisent par l'apparition spontanée d'auto- anticorps dirigés contre le propre ADN des patients.

3-5 Paramètres liés aux conditions d'immunisation Dose d'immunogène : Pour des doses extrêmement faibles, de l'ordre du nanogramme s'installe un état de non-réponse, encore appelé tolérance aux faibles doses qui est un phénomène actif, spécifique. Lors d'un deuxième contact avec le tolérogène, dans des conditions expérimentales d'immunisation normale (c'est-à-dire capable d'induire la production d'anticorps) l'organisme ne peut répondre alors qu'il en est tout à fait capable vis-à-vis d'un antigène différent administré la première fois, à des doses normales. Pour une dose plus importante, de l'ordre du microgramme on aura encore une apparence de réponse nulle mais en fait l‘organisme commence à préparer son système immunitaire (réaction cellulaire isolée) : si on refait la même injection de la même dose un mois plus tard on verra cette fois une véritable réponse immunitaire. Pour des doses supérieures de l'ordre du milligramme et plus, la réponse augmente avec la dose mais de manière non proportionnelle. Lorsque les doses deviennent trop importantes on observe un état de tolérance d'abord partiel, puis total, que l'on qualifie de paralysie immunitaire Voies d'administration : La voie d'administration dicte la localisation du contact de l'antigène avec les cellules immunocompétentes. Lors d'une immunisation par voie intra-dermique, sous-cutanée ou intra-musculaire l'antigène est retrouvé dans les ganglions régionaux de drainage. Les meilleures voies pour une réponse immunitaire positive, notamment une bonne production d'anticorps, sont les voies sous- cutanées, intra-musculaire (et intra-dermique (coussinet plantaire). La voie intra-veineuse tend à entraîner un état de tolérance NB : L'administration à deux ou trois jours d'intervalle de deux antigènes différents entraîne une dépression de la réponse vis-à-vis du deuxième antigène : ce phénomène est connu sous le nom de compétition antigénique. C'est pour cette raison que l'on ne doit pas faire de vaccination trop rapprochées.

27 Antigène CD40 CMH II Récepteur cytokines Récepteur Ig Présentation au T Helper Activation du T Helper, expression de CD40 ligand Liaison cytokine et CD40 à leur récepteur Expression de B7 Activation du LB Fig 3 :Réponse humorale aux antigènes thymodépendants

Le système du complément A- Denys – Mercredi 20 janvier 2016

Figure 1 : COMPLEXE C1 Figure 2 : Site de liaison de C1q sur les IgG et IgM CH3 CH2 CH4 C1q IgM ou IgE CH3 CH2 C1q IgG

Figure 3

Figure 4 C3b C3 convertase membranaire

Mannan Binding Lectin Figure 5

Voie Alterne Voie classique Complexe immun Complexe C1 Activé Facteur D Surface bactérienne Voies d ’activation du complément Figure 6

Formation du complexe lytique Ne peut pas polymériser Homologous Restriction Factor (HRF)