IMMUNOGÉNÉTIQUE-COURS 10 L’immunogénétique étudie les aspects génétiques des antigènes, des anticorps et de leurs réactions. Un antigène est une substance capable de stimuler la formation d’un anticorps et de réagir spécifiquement avec l’anticorps ainsi produit. L’antigène peut être une substance déterminée génétiquement sur la surface d’un globule rouge, d’une cellule à noyau ou d’une bactérie.

Les anticorps sont des séro-protéines de la classe des gamma-globulines, appelées immunoglobulines. La réaction anticorps-antigène dépend des sites qui s’enclenchent mutuellement, dont le nombre varie selon le type particulier d’anticorps, et qui sont spécifiques pour chaque paire antigène-anticorps.

Quand le complexe antigène-anticorps est formé à la surface des globules rouges, le complément peut produire la lyse des cellules intéressées par ce processus. L’organisme humain a la possibilité de répondre, en produisant un anticorps spécifique pour chacun des milliers d’antigènes. La production d’anticorps dépend des recombinaisons des gènes qui contrôlent la production d’anticorps.

Le système immuntaire humain est formé de deux compartiments: l’immunité humorale et l’immunité cellulaire. L’immunité humorale est contrôlée par les lymphocytes B et par les plasmocytes qui produisent les immunoglobulines. L’immunité cellulaire repose sur l’action des lymphocytes T, des macrophages, des neutrophiles et du système complément.

L’antigéne est au préalable, capté par les macrophages qui transmettent le message antigénique spécifique aux lymphocytes B qui se différencient en plasmocytes. Chez l’homme, on connaît cinq classes d’immunoglobulines, appelées IgG, IgA, IgM, IgD et IgE. La structure des immunoglobulines doit pouvoir rendre compte de l’extraordinaire spécificité de la réaction. Une molécule d’immunoglobuline est composée de deux chaînes lourdes et de deux chaînes légères liées entre elles par des liaisons disulfure.

STRUCTURE DES IMMUNOGLOBULINES FORME PAR 4 CHAINES: 2 CHAINES LOURDES H (heavy) 2 CHAINES LEGERES L (light) LIE PAR DES LIASONS BISULPHIDIQUES

STRUCTURE DES IMMUNOGLOBULINES Région variable CHAQUE CHAINE EST FORME: -une région variable (V) N-terminale –se lie à l’antigène -une région constante C-terminale-active le complément et les phagocytes - une région jonctionnelle J Les gènes : C,V et J pour les chaines légères Les gènes : C,V, J et D pour les chaines lourdes D-diversité (région hypervariable entre J et V- chaines lourdes) J Région constante

Une immunoglobulines est formée de deux chaînes lourdes (m, g, a, d ou e) et de deux chaînes légères (k ou l) 25.000 kD 50.000 kD

La synthèse de ces chaînes est code par des gènes Les chaînes légères (L) apparaissent sous deux types kappa et lamda . Elles sont semblables dans toutes les classes d’immunoglobulines, mais chaque classe a sa propre chaîne lourde caractéristique. La synthèse de ces chaînes est code par des gènes situés sur le chromosome: 2 (pour la chaîne kappa), 22 (pour la chaîne lamda) et 14 (pour les chaînes lourdes).

La diversité génétique des Anticorps Une multitude d'Ag peuvent être reconnus par l'organisme et chacun donne naissance à un anticorps.. s'il est immunogène... On a une réponse immunitaire avec des Ag synthétiques (inconnus par l'organisme). La question est : Pourquoi et comment l'organisme réagit avec ce type d'Ag... ? Les gènes codant pour les anticorps sont répartis en 3 loci sur des chromosomes séparés.

Ce sont les gènes des chaînes légères (L) k et l et lourde H. Chacun de ces loci regroupe un grand nombre de segments génétiques différents codant pour des polypeptides (exons), séparés par des introns, mais qui contiennent des séquences importantes dans le contrôle génétique et le processus de recombinaison. Les gènes des Ig subissent un certain nombre d'événements, recombinaison durant le développement et la maturation des cellules B.

Les premiers événements sont les réarrangements de gènes des chaînes H et L pour former les segments codant pour les domaines V. Ces segments sont alors reliés aux domaines C pour aboutir à l'ARNm des chaînes H et L. Plus tard dans le développement, les cellules B pourront opérer d'autres réarrangements de leur ADN, en particulier lors du changement dans la classe d'anticorps produits.

La génération de la diversité : décrit le processus par lequel un grand nombre de régions V peut être généré. Ceci est possible grâce à : Un grand nombre de gènes des régions V dans les groupes de gènes des différents types k, l et H. Un mécanisme de recombinaison entre les segments génétiques V, D et J Des erreurs de recombinaison Des mutations somatiques ponctuelles Des combinaisons diverses entre les chaînes lourdes et légères.

ADN Protéine (chaîne lourde) Segments V (300) Segments D (12) Segments J (4) ADN Protéine (chaîne lourde) Nombre de combinaisons possibles 300 x12 x 4 14,400 combinaisons Recombinaison de la région variable de la chaîne lourde

Immunodéficience

Signes d’appel évoquant une immunodéficience

Signes d’appel Infections fréquentes Infections prolongées Infections dans des sites inhabituels Infections à germes inhabituels Septicémies, méningites à répétition Histoire familiale

Groupes étiologiques Primitifs (génétiques) typiquement affection pédiatrique avec histoire familiale mais : déficits génétiques parfois sporadiques (néomutations) apparition éventuelle à l’âge adulte (expression variable) hérédité parfois polygénique faisant intervenir facteurs de l’environnement

Groupes étiologiques (2) Acquis : intervention prépondérante d’un phénomène extrinsèque agent infectieux problème métabolique (diabète, malnutrition) médicament (dans le cadre d’une transplantation ou d’une maladie autoimmunitaire) cancer splénectomie

Compartiment touché et type d’infection Immunité humorale germes pyogènes encapsulés (pneumocoques, Hemophilus influenzae, staphylocoques) virus généralement primoinfection normale mais déficit de l’immunité à long terme (plusieurs poussées de zona, de rougeole,...) atteintes neurologiques à entérovirus (coxsackies, poliovirus) parasites : giardiases intestinales

Types d’infection Immunité à médiation cellulaire infections mycotiques (candidose mucocutanée,…) infections virales (souvent virus latents de la famille herpès) pneumocystoses bactéries intracellulaires (mycobactéries) souvent déficits qualitatifs de l’immunité humorale

Types d’infection Complément Phagocytes septicémies et méningites à germes encapsulés Phagocytes infections de la peau et du système réticulo-endothélial (ganglions, rate) Déficits immunitaires combinés (sévères) : SCID et CID infections très sévères, d’abord de type «T », puis de type « B »

Immunodéficiences primitives plus de 70 formes décrites déficits souvent très rares déficit de l ’immunité humorale dans 70% des cas les formes les plus fréquentes : déficit en IgA (1:400 à 1:800) hypogammablobulinémie commune variable déficit sélectif en sous-classes

Classification 1.SCID (severe combined immunodeficiency) 2.Hypogammaglobulinémies 3.Déficits « purs » des lymphocytes T 4.Déficit des cellules phagocytiques 5.Déficit de facteurs du complément

Cellule souche pluripotente Cellule souche lymphoide Cellule souche myéloide pro-B pro-T Déficience ADA X-linked SCID- cytokine chaine g X-linked aggamma- globulinemia (btk) IgM heavy chain lympho T immature pre-B T TCR Syndrome de DiGeorge IgM CD40L Déficience MHC II B CD4 Déficience CD40L- syndrome hyper-IgM IgD CD8 CD4 Déficience en IgA B immature CVID lymphocytes T matures IgM IgG IgA IgE lymphocytes B matures

SCID : déficits immunitaires combinés (B+T) sévères

SCID Plusieurs types de SCID Toujours déficit majeur de l’immunité cellulaire Déficit secondaire de l’immunopoïèse B (maturation d’affinité, commutation isotypique) souvent mais pas toujours d’ agammaglobulinémie associée

SCID Présentation Infections TRES précoces (après la naissance) Virales (RSV, CMV, entérovirus, parainfluenza) Parasitaires (Pneumocystis carinii) Mycotiques (Candida) Bactériennes : pneumonies, otites, septicémies (plus tard)

SCID AR T-B- (20%) AR T-B+ X-linked T-B+ (60%) Gènes de la chaîne légère de substitution (V pré-B et l5); RAG-1 et RAG-2 AR T-B+ Souvent déficit JAK-3 X-linked T-B+ (60%) Déficit de la chaîne g commune aux récepteurs de l ’IL-2, IL-4, IL-7, IL-9 et IL-15

Autres causes de SCID Déficit en ADA (Adénosine désaminase) (20%) Effets toxiques du dATP et de la S-adénosyl homocystéine Déficit en produits MHC de classe I ou de classe I & II (syndrome des lymphocytes nus) Afrique du Nord, hypogammaglobulinémie + lymphopénie CD4 (si déficit classes II)

Hypogammaglobulinémies Hypogammaglobulinémie liée au X (XLA-maladie de Bruton) Hypogammaglobulinémie commune variable (CVI) Déficit sélectif en IgA Déficit sélectif en sous-classes Déficits qualitatifs

XLA (Bruton) Etiologie tyrosine kinase de Bruton (PTK famille TEK) Xq21.3-22 délétions et mutations ponctuelles pénétrance variable mutations fréquentes

XLA (II) Présentation garçons de plus de 6 mois (avec ou sans histoire familiale) infections pulmonaires et ORL à répétition Hemophilus influenzae Streptococcus pneumoniae méningites arthrites septiques Staphylococcus aureus

XLA (III) Complications tardives Bronchectasies Méningoencéphalite chronique (echovirus et coxsackies) Arthrites à Ureaplasma urealyticum

XLA (IV) Diagnostic IgA, G, M, D et E absentes ou effondrées lymphocytes B absents ou très rares (CD20) pas de centres germinatifs dans les ganglions, pas d’amygdales lymphocytes T qualitativement ou quantitativement normaux déficit expression de BTK (cytofluorimétrie ou westernblot)

Déficits primaires dus aux lymphocytes De nombreuses mutations existent à différents niveaux de la défense anti-infectieuse. La production des immunoglobulines peut être altérée par des mutations affectant soit le récepteur des lymphocytes (TCR), soit une molécule de surface des lymphocytes T (molécule CD54) soit une des protéines activées dans de la voie de signalisation initiée après stimulation du TCR (mutation de la protéine BTK). De nombreuses autres anomalies affectant la réponse lymphocytaire ont été décrites: mutation du complexe majeure d'histocompatibilité; syndrome de Wiskott-Aldrich consécutif à une mutation touchant une protéine qui contrôle les filaments d'actine créant ainsi une susceptibilité aux infections à germes encapsulés.

Le syndrome de Wiskott-Aldrich (WAS) déficit immunitaire héréditaire rare (1/200.000 naissances) de transmission récessive liée au chromosome X. Ce déficit se manifeste chez le jeune garçon, tôt dans l'enfance, par des signes - hémorragiques (purpura, pétéchies, ecchymoses, épistaxis, - diarrhées -des infections récidivantes (bronchiques, pulmonaires, ORL), - un eczéma et parfois des signes d'auto-immunité.

Le syndrome de Wiskott-Aldrich (WAS) L'étude hématologique met en évidence une thrombopénie sévère, souvent inférieure à 50.000 plaquettes, ainsi que des plaquettes de petite taille (4 à 5 microns). La prise en charge consiste à traiter et à prévenir les infections. Lorsqu'elle est très sévère, la thrombopénie peut être améliorée par la splénectomie. Seule la greffe de moelle osseuse permet de guérir cette pathologie.

CMH et HLA

Typage HLA 1. Sérologie 2. Culture lymphocytaire mixte 3. Analyse génétique

Sérologie Utilisation d’anticorps anti-HLA isolé du sérum de femmes multipares (anticorps dirigés contre les HLA d’origine paternelle) Discrimination limitée : reconnaissance de déterminants antigéniques communs à plusieurs molécules HLA très proches Exemple : plusieurs molécules HLA-DR différentes sont reconnues par le même anticorps anti-HLA-DR4

Typage lymphocytaire mixte Le pouvoir de discrimination des lymphocytes T est supérieur à celui des lymphocytes B Puisque le rejet est surtout lié aux lymphocytes T, importance de faire mieux que la sérologie Utiliser les lymphocytes T pour faire le typage HLA

Typage lymphocytaire mixte Utilisation de lymphocytes T de référence dirigés contre une seule spécificité HLA Grâce à ceux-ci, amélioration de la discrimination apportée par la sérologie Exemple DR4 (en sérologie) est discriminé en DR4Dw4, DR4Dw10, DR4Dw14 (en typage lymphocytaire mixte)

Analyse génétique : DNA typing

DNA typing Le DNA typing améliore encore la discrimination par rapport au typage lymphocytaire mixte Exemple DR4Dw14 comprend au moins deux allèles distincts identifiés par DNA typing C’est le DNA typing qui détermine in fine le numéro de série allélique

HLA : nomenclature Sérologie et génotypage

La fréquence des allèles varie selon les populations

LA SPONDYLARTHRITE ANKYLOSANTE (SPA)

Définition la SPA est un rhumatisme inflammatoire chronique caractérisé par : une atteinte pelvi-rachidienne une tendance à évoluer tardivement vers l’ankylose articulaire une association fréquente à une polyenthésopathie périphérique une forte association au groupe HLA-B27

Épidémiologie 3 hommes/1 femme 20 - 30 ans HLA B 27 : 90% fréquent : Indiens d ’Amérique du Nord exceptionnel: Noirs Africains

Syndesmophytes donnant dans les formes évoluées un aspect en « tige de bambou » 

Maladie de Behçet-HLA B51 Maladie de Behçet (MB): vascularite d’étiologie inconnue touchant les vaisseaux de tout calibre beaucoup plus souvent les veines que les artères. Décrite par Hulusi Behçet en 1937: triade associant: - aphtose buccale - aphtose génitale - uvéite. Depuis la symptomatologie s'est enrichie et la MB a pris rang parmi les vascularites du fait de ses multiples localisations viscérales.

Aphtes buccaux ( 98% des cas): Ulcérations douloureuses, isolées ou multiples, parfois précédées d'une vésicule éphémère, qls mm à 1 cm de diamètre à bords nets tapissées d'un enduit "beurre frais", pourtour inflammatoire et douloureux.

Aphtes génitaux ( 60-65% des cas) siège: scrotum,verge ou dans l'urèthre chez l’homme; chez la femme sur la vulve, le vagin et le col. disséminés et douloureux ou totalement latents. laissent des cicatrices dépigmentées: diagnostic rétrospectif.

L’uvéite antérieure à hypopion , inconstante et régresse rapidement. Parfois quiescente, elle peut n’être visible qu’à l’examen à lampe à fente. =>synéchies cristalliniennes et hypertonie oculaire. L’uvéite postérieure pratiquement constante.  vasculite occlusive et nécrosante associée à un tyndall vitréen. Ces vasculites sont marquées par un engainement blanchâtre oedémateux péri veineux puis péri artériel visible au F.O ou par une angiographie à la fluorescéine.