4 - LES ANTIGENES (Ag) 4-1- Définitions 4-2- Conditions de l’immunogénicité 4-3- La spécificité antigénique

4-1- Définitions Antigènes Immunogénicité Antigénicité Déterminants antigéniques ou épitopes Haptènes Les différentes catégories d’antigènes

Antigènes Ag = Toute substance capable d’entraîner une réaction immunitaire spécifiques -Origine de l’Ag peut être: endogène ou exogène. -Nature de l’Ag : naturelle ou synthétique Les antigènes complets présentent 2 propriétés fonctionnelles essentielles -l’immunogénicité -la réactivité antigénique (antigénicité)

Immunogénicité l’immunogénicité ou pouvoir d’induction de la réponse immunitaire spécifique par un antigène donné = capacité d’un Ag donné à stimuler la prolifération de LT et LB spécifiques immunocompétents et à induire la formation d’Ac spécifiques

Cellules B + antigène cellules B effectrice + cellules B mémoire Cellules T + antigène cellules T effectrice + cellules T mémoire

Antigénicité la réactivité antigénique (antigénicité) ou capacité de réagir avec les produits de la réponse immunitaire = capacité de réagir avec les lymphocytes spécifiques activés et les anticorps libérés en réponse à un antigène donné

CONSTAT une substance immunogène est forcément antigénique L’inverse est t’il vrai ?

Déterminants antigéniques (DA) ou épitopes La capacité de reconnaissance et de liaison spécifique avec l’anticorps réside dans une partie limitée de l’antigène, connue sous le nom de DA ou épitope L’épitope ou DA est la plus petite unité structurale reconnue par l’Ac. Comme chaque antigène possède x DA, il peut mobiliser plusieurs lymphocytes spécifiques et stimuler la production d’une grande variété d’Ac // sérotypage d’une Salmonelle

La valence d’un Ag correspond au nombre de DA accessibles aux Ac

Seules quelques parties de l’Ag sont antigéniques et ces régions de l’antigène possèdent une structure tridimensionnelle complémentaire du site de liaison de l’anticorps

Haptènes Doc 4. Haptènes expérience = - Induction production d’Ac NEGATIVE - Reconnaissance par le S.I. POSITIVE ANTIGENIQUE, NON IMMUNOGENE HAPTENE seul Substance chimique de faible poids moléculaire possédant une réactivité antigénique mais dépourvue de pouvoir immunogène.

Remarque : les haptènes sont des DA isolés, on parle également d’Ag incomplets ou partiels = HAPTENE COUPLE A UNE MOLECULE PORTEUSE Couplage à des molécules porteuses de taille importante : Protéines carrier (porteuses), Particule de latex ANTIGENIQUE, IMMUNOGENE - Reconnaissance par le S.I. POSITIVE - Induction production d’Ac POSITIVE

bactérie Ac haptènes Absence Ac + Complexe Ag-Ac Ac 1234 DOC 4. EXPERIENCE MISE EN EVIDENCE DES CARACTERISTIQUES DES HAPTENES Immunogénicité antigénicité ? -- bactérie haptènes Ag-Ac Protéine porteuse

Les différentes catégories d’antigènes Les xéno-antigènes, hétéroantigènes ou antigènes ubiquitaires portés par les individus d’une espèce différente. Les auto-antigènes, présents chez l’individu lui-même. Ex : cellules cancéreuses, maladie auto-immune Les allo-antigènes, caractérisent des groupes d’individus au sein d’une même espèce. Ex : HLA, système ABO Ex : antigène de Forssman ( sur les globules rouges de cheval, mouton…)

Les différentes catégories d’antigènes (doc 5)

Figure 7. Topographie des antigènes de groupes sanguins sur la membrane érythrocytaire

Le système A, B, O Selon que les gènes A et B sont présents, les sucres qui leur correspondent viennent s'ajouter au "socle de base" représenté par la substance H.

Anticorps naturels du système ABO en fonction du groupe

Règles de compatibilité dans le système ABO en transfusion de globules rouges. Les sujets O sont dénommés donneurs universels et les sujets AB receveurs universels. Le plus logique est une transfusion iso-groupe (O donne à O, A donne à A etc…). Cependant, les groupes B et AB sont rares, et il se peut que l'on n'ait pas assez d'unités iso-groupe pour transfuser de tels malades. C'est par exemple dans cette situation que l'on utilise le schéma de la figure suivante.

4-2- les conditions d’immunogénicité Caractères étrangers à l’organisme des Ag Les caractéristiques moléculaires : taille, rigidité, complexité Nature chimique des antigènes Conditions d’administrations Conditionnement de l’antigène

Caractères étrangers à l’organisme des Ag En règle générale, un organisme n’induit pas de réponse immunitaire contre ses propres constituants. l’animal est capable de reconnaître le « soi » du « non soi » donc de distinguer une substance immunogène de ses propres constituants antigéniques. il y a tolérance vis à vis des antigènes du soi sauf en cas de maladie auto-immune

Les caractéristiques moléculaires Les caractéristiques moléculaires Une certaine flexibilité de la structure tridimensionnelle est nécessaire pour assurer une bonne complémentarité Ac-Ag. Poids moléculaire - d’une protéine immunogène :  10 kDa - d’un polysaccharide immunogène beaucoup plus élevé que 10 KDa Complexité chimique Flexibilité Plus l’antigène est chimiquement complexe, plus le nombre de DA différents est important

polymère synthétique d’acide glutamique et lysine PM minimum de 30 à 40 kDa pour être immunogène + tyrosine PM minimum à 10 à 20 kDa + phénylalanine PM minimum à 4 kDa compositionPoids moléculaire + le niveau d’organisation

Nature chimique des antigènes Une variété quasi infinie de molécules étrangères peuvent jouer le rôle d’antigènes complets -les lipides et acides nucléiques sont peu ou pas immunogènes, -Les protéines sont les plus immunogènes, -les polyosides sont modérément immunogènes seuls ceux de fort poids moléculaire sont immunogènes.

Conditions d’administrations Voies d’introduction  voie orale (digestive) peu utilisée  voies parentérales (non digestives) - intraveineuse moins immunogène - intramusculaire, sous-cutanée et intradermique sont les plus utilisées et les plus immunogènes Dose Une dose trop faible ou trop élevée induit un état de tolérance vis à vis de l’antigène. Lorsqu’un tel état à été induit, une immunisation ultérieure avec une dose normalement immunogène n’est plus efficace. L’immunogénicité d’une substance s’exprime uniquement si la dose injectée est adéquate.

l’intensité de la RI peut être augmentée lorsque certaines substances appelées adjuvants sont injectées en même temps que l’antigène. Adjuvant Substance qui permet d’augmenter la réponse immunitaire en provoquant un retard dans l’élimination de l’antigène dans l’organisme en retenant l’antigène au niveau de l’organisme Exemples d’adjuvants : sels minéraux insolubles, huiles minérales, extraits microbiens, LPS

L'adjuvant complet de Freund n'est utilisé qu'en expérimentation animale. Il est composé d'un mélange d'huiles minérales et d'un broyat de bacilles tuberculeux tués. On émulsionne l'antigène dans l'adjuvant. Une même dose d'antigène est injectée seule (a), en mélange avec de l'alun (b) et en émulsion dans de l'adjuvant complet de Freund (c) Augmentation de la production des anticorps par les adjuvants

Vaccins: le rôle clé des adjuvants Dans un vaccin, il y a une fraction antigénique, qui entraîne de la part de l’organisme une réaction immunitaire ciblée contre l’antigène. Cependant, cette réaction est souvent insuffisante pour assurer une protection efficace. A la fraction antigénique est rajouté un adjuvant qui vise à potentialiser la réaction. Le choix de l’adjuvant est donc primordial (alun, adjuvant incomplet de Freund). L’intérêt pour les adjuvants vaccinaux va en augmentant, car la majorité des nouvelles unités vaccinales aujourd’hui utilisées induisent, certes, une réaction immunitaire, mais celle-ci est insuffisante en pratique pour protéger le sujet vacciné. Les adjuvants modernes peuvent être administrés par différentes voies : orale, transcutanée, intranasale... Chaque adjuvant présente un mécanisme d’action complexe souvent lié à plusieurs facteurs mal compris dans les travaux en laboratoire. Cette complexité et ce caractère multifactoriel expliquent que chaque couple vaccin-adjuvant est unique.

Nom de l'adjuvant Nom de l'adjuvant Composition Mécanisme d'action Adjuvant incomplet de Freund Huile en émulsion dans l'eau Libération retardée de l'antigène ; capture facilitée par les macrophages. Adjuvant complet de Freund Huile en émulsion dans l'eau avec des mycobactéries tuées Libération retardée de l'antigène ; capture facilitée par les macrophages ; induction de la costimulation. Alun (hydroxyde d'aluminium) Gel d'hydroxyde d'aluminium Libération retardée de l'antigène ; capture facilitée par les macrophages. Alun +Bordetella pertussis Gel d'hydroxyde d'aluminium avec B. pertussis tuées Libération retardée de l'antigène ; capture facilitée par les CPA ; induction de la costimulation. Complexes immunostimulants Matrice de Quil A contenant des protéines virales Délivre l'antigène dans le cytosol ; permet l'induction des Tc. d'après Janeway et al., Immunobiology, 1999

Conditionnement de l’antigène Il faut donc protéger sur l’antigène la partie chimique qui peut se lier à la surface du phagocyte La présentation de l’antigène par certaines cellules présentatrices de l’antigène est nécessaire à l’induction de la réponse immunitaire. Or pour présenter cet antigène aux lymphocytes, il faut qu’un DA de ce dernier se fixe à la surface de la CPA

Paramètre Immunogénicité accrue Immunogénicité réduite Taille grande petite (PM<2500 Da) Dose intermédiaire forte ou faible Voie sous-cutanée>intrapéritonéale > intraveineuse ou intragastrique Composition complexe simple Forme particulaire ou dénaturéesoluble ou native Proximité avec le Soi différences nombreuses peu de différences Adjuvants libération lente + bactéries libération rapide, sans bactéries ajoutées d'après Janeway et al., Immunobiology, 1999

4-3- La spécificité antigénique Définition Réactions croisées

Définition Un anticorps ou un lymphocyte reconnaît une structure particulière (un épitope) à l’exclusion de toute autre. Doc 7. La spécificité antigénique La spécificité antigénique désigne la propriété d’un antigène donné de réagir avec un anticorps donné. Ces épitopes correspondent à des régions dites exposées de l’antigène

A B Antigène Réaction Ag-Ac possible Pas de réaction Ag-Ac possible C D Antigène Anticorps Spécificité antigénique La réaction Ag-Ac nécessite une complémentarité entre les sites réactionnels de l’antigène et ceux de l’anticorps Doc 7. La spécificité antigénique Anticorps

l 'épitope ou déterminant antigénique est une forme spatiale adoptée par une courte séquence peptidique ou polysaccharidique (5 à 10 acides aminés ou sucres)

Les épitopes des antigènes peptidiques sont reconnus directement par les anticorps. Leur reconnaissance dépend : de leur accessibilité dans l'espace ; le site peut être inaccessible par : - enfouissement dans une macromolécule ; - repliement de la molécule ; - glycosylation… de la nature des épitopes : - séquence d'acides aminés linéaires ; - rapprochement spatial d'acides aminés (sites conformationnels).

Réactions croisées On parle de réaction croisée lorsqu’un anticorps est capable de se combiner avec un antigène autre que celui qui a stimulé sa production Cette réaction est due au fait que les deux antigènes ont un ou plusieurs épitopes (DA) en communs Doc 7. La spécificité antigénique

A A B Antigène 1 Anticorps anti-A Anticorps anti-B a- l’Ag 1 a deux sites antigéniques A et B auxquels correspondent deux types d’Ac anti-A et anti-B b- première possibilité de réaction croisée : l’Ag 2 possède un site antigénique (A) identique à celui de l’Ag 1 A C Antigène 2 Anticorps anti-A Anticorps anti-B c- deuxième possibilité de réaction croisée : l’Ag 3 possède un site antigénique (B’) de structure voisine de (B) de l’Ag 1. B’B’ Antigène 3 Anticorps anti-A Anticorps anti-B Doc 7. La spécificité antigénique

ANTIGENES Substance qui, introduite dans un organisme, provoque la formation d'un anticorps spécifique susceptible de la neutraliser. Quel type d’immunité est mise en jeu ? Un antigène peut provenir de sources très diverses: bactéries, virus, cellules étrangères, substances toxiques. Quelles origines peut avoir un Ag ? Alex et lolo substance reconnue par l’organisme comme appartenant au non-soi biologique. Pourquoi parle t’on de non soi biologique? Signification ?

1.Un antigène peut être défini comme une substance capable de susciter une réaction immunitaire spécifique de nature humorale ou cellulaire. 2.Un antigène peut aussi être défini comme une substance reconnue par le système immunitaire. 3.Cette deuxième définition a le mérite de centrer le problème sur le système immunitaire d’un individu, car une substance peut être antigénique pour un individu et ne pas l’être pour un autre : c’est le cas des allergènes. Marie et roxanne

IMMUNOGENICITE substance capable de provoquer une réaction immunitaire. Le plus souvent c'est un antigène. Alex et lolo capacité d’une molécule à induire une réponse immunitaire Karen et nadia toute substance capable de susciter une réaction immunitaire spécifique.Jessica et ma / ludo et geoffrey antigène de grande taille, provoquant une réponse immunitaire de l’organisme Particularités ! signification ?

ANTIGENICITE / SPECIFICITE ANTIGENIQUE capacité d’un épitope à se lier au paratope de l’anticorps ou au récepteur des LB/LT. Karen et nadia = à quoi correspondent paratope + récepteurs LB/LT ? propriétés que possède l’antigène à réagir avec un anticorps ou un récepteur spécifique d’un lymphocyte Interaction Antigène-Anticorps effectuée sur une partie limitée de l’antigène (DA). Karen et nadia suite…

DETERMINANTS ANTIGENEQUES (DA) ou EPITOPES L'épitope est une région de l'antigène reconnue par des récepteurs membranaires des lymphocytes : le BCR des lymphocytes B ou le TCR des lymphocytes T. Adeline et stéphanie seulement ? Synonyme de site antigènique.Fraction de la molécule d'un antigène qui a la propriété de se combiner avec l'anticorps spécifique correspondant ou avec les lymphocytes correspondant. Alex et lolo C’est une région limitée de l’antigène capable de se fixer soit au site de l’anticorps (paratope), soit aux récepteurs lymphocytaires. Karen et nadia structure moléculaire de l'antigène reconnue par les anticorps. Les plus petits épitopes comptent 3 acides aminés. Un même épitope peut se retrouver dans différents antigènes ; un antigène porte souvent plusieurs épitopes différents.

HAPTENES molécule de nature protéique, immunogène, sur laquelle l’haptène est fixé molécules de faible masse moléculaire, n’étant pas des constituants naturels de l’organisme Nadia de karen MOLECULES PORTEUSES antigène de petite taille, incapable de provoquer seul une réponse immunitaire de l’organisme. Les haptènes ne sont pas des immunogènes car même s'ils sont reconnus, ils n'engendrent pas de réponse immunitaire sauf s'ils sont associés à des molécules "porteuses". Donc : - tous les immunogènes sont des antigènes ; - tous les haptènes sont des antigènes ; - les haptènes ne sont pas immunogènes.

LES DIFFERENTES CATEGORIES D’ANTIGENES Allo-antigène: antigène rencontré chez certains individus d'une même espèce. Ex: Les antigènes A, B, O et la molécule HLA. Alex et lolo Auto-antigène: molécules potentiellement antigéniques propre à chaque individus et normalement tolérées mais qui peuvent induire, dans certaines circonstances, chez l'individu qui en est porteur, une réponse immunitaire accompagnée ou non de manifestations pathologiques.

Adjuvant: Substance qui amplifie la réponse immunitaire, quand elle est administrée en même temps et au même point qu'un antigène. Comment se fait l’amplification ? Suite…

Vaccins: le rôle clé des adjuvants Dans un vaccin, il y a une fraction antigénique, qui entraîne de la part de l’organisme une réaction immunitaire ciblée contre l’antigène. Cependant, cette réaction est souvent insuffisante pour assurer une protection. A la fraction antigénique est rajouté un adjuvant qui vise à potentialiser la réaction. Le choix de l’adjuvant est donc primordial. L’intérêt pour les adjuvants vaccinaux va en augmentant, car la majorité des nouvelles unités vaccinales aujourd’hui utilisées induisent, certes, une réaction immunitaire, mais celle-ci est insuffisante en pratique pour protéger le sujet vacciné. Les adjuvants modernes peuvent être administrés par différentes voies : orale, transcutanée, intranasale... Chaque adjuvant présente, en fait, un mécasnime d’action complexe, souvent lié à plusieurs facteurs mal compris dans les travaux en laboratoire. Cette complexité et ce caractère multifactoriel explique que chaque couple vaccin-adjuvant est unique. Le choix d’un adjuvant implique des essais cliniques souvent coûteux. A l’heure où les études se multiplient, il semble important de pouvoir réaliser des essais comparant une même fraction vaccinale avec différents adjuvants, selon un protocole commun à toutes les études. Cette démarche permettrait sans doute d’accélérer la mise au point de nouveaux vaccins, efficaces et bien tolérés. plusieurs facteurs mal compris dans les travaux en laboratoire. Cette complexité et ce caractère multifactoriel explique que chaque couple vaccin-adjuvant est unique. Le choix d’un adjuvant implique des essais cliniques souvent coûteux. A l’heure où les études se multiplient, il semble important de pouvoir réaliser des essais comparant une même fraction vaccinale avec différents adjuvants, selon un protocole commun à toutes les études. Cette démarche permettrait sans doute d’accélérer la mise au point de nouveaux vaccins, efficaces et bien tolérés.

L’immunogénicité dépend des caractéristiques de l’antigène 1- Origine étrangère de la molécule Auto antigène : antigène reconnu par SI d’origine Tolérogène : antigène non reconnu Hétérophile : présent chez plusieurs individus de plusieurs espèces = ubiquitère 2- Taille de la molécule Da pour être immunogène, les haptènes sont non immunogènes du fait de leur taille 3- Nature chimique et complexité de la molécule Protéines : +++ Polysaccharides : ++ Lipides et oses : - Plus la molécule est complexe, plus elle est immunogène Facteurs d’Immunogénicité

Facteurs liés à la préparation de l’antigène Voie d’administration.Voie parentérale -Sous-cutanée, intra-péritonale, intramusculaire => ganglions lymphatiques. (immunogène +) -Intraveineuse à rate (très irriguée).Voie orale (digestive).Deux zones de tolérance : basse dose liée aux LT et à forte dose par les LB Rôle des adjuvants - Substance qui permet d’augmenter la réponse immunitaire en provoquant un retard dans l’élimination de l’antigène dans l’organisme en retenant l’antigène au niveau de l’organisme - Exemples : sels minéraux insolubles, huiles minérales, extraits microbiens, LPS