comme outils biotechnologique et thérapeutique La superfamille des immunoglobulines Les immunogobulines chez le nouveau né Les immunogobulines comme outils biotechnologique et thérapeutique ED 2A Oct 2008

I. La superfamille de Immunoglobulines

Les immunoglobulines ont une structure en domaines de 110 acides aminés 110 aa chaîne lourde (H) CH2 CH3 CH1 VH Ctal S Ntal chaîne légère (L) CL VL paratope charnière Ces types domaines sont retrouvés dans d’autres protéines membranaires => superfamille des immunoglobulines

Dérive d’un gène ancestral Co-évolution indépendante, pas de relations génétiques ou fonctionnelles

Les récepteurs des immunoglobulines appartiennent à la superfamille des Ig

Les récepteurs des IgG FcgRI (CD64) Kd = 10-9 M macrophages, neutrophiles phagocytose FcgRII (CD32) Kd = 10-7 M type A : macrophages, neutrophiles phagocytose (6 isoformes) type B: LB inhibition des LB FcgRIII (CD16) Kd = 10-6 M type A : cellules NK ADCC type B : neutrophiles phagocytose

II. Les anticorps chez le nouveau-né

- A la naissance, le système immunitaire du nouveau-né est immature (ganglions et rate sous-développés, excepté lors d’infection intra-utérines) - IgM = première Ig produite par le nouveau-né = Ac naturels (tx adulte à partir de 9 mois). => l ’essentiel de la protection vient des Ac de la mère Transfert de l’immunité de la mère à l’enfant = immunisation passive - au cours de la vie fœtale par transports des IgG à travers le placenta - après la naissance par l’allaitement (IgG et IgA)

=> Rôle essentiel du récepteur FcRn pour le transfert des Ac de la mère à l’enfant Les récepteurs des IgG FcgRI (CD64) Kd = 10-9 M macrophages, neutrophiles phagocytose FcgRII (CD32) Kd = 10-7 M type A : macrophages, neutrophiles phagocytose (6 isoformes) type B: LB inhibition des LB FcgRIII (CD16) Kd = 10-6 M type A : cellules NK ADCC type B : neutrophiles phagocytose FcRn = récepteur néonatal Présent sur les cellules endothéliales, épithéliales, hépatocytes..... 3 rôles majeurs du FcRn…..

Les récepteurs des immunoglobulines appartiennent à la superfamille des Ig

FcRn a2 a1 ≈ CMH I b2 microglobuline a3 mb

1. Acquisition des IgG maternelles chez le foetus => Protection lors de la vie utérine et lors des premières semaines après la naissance

2. Acquisition des IgG chez le nouveau-né => Protection du nouveau-né lors des premièrs mois

3. Transport des IgG chez l’adulte => Recyclage des IgG

III. Les anticorps, outils technologiques

Les anticorps sont : polyclonaux: obtenus après immunisation par un antigène haute affinité, hétérogènes (reconnaissance des différents épitopes) Ag réponse polyclonale (mélange anticorps) immunisation nombreux LB activés (1 LB / épitope) monoclonaux: obtenus à partir d’un seul clone de LB immortalisé monospécifiques (un seul épitope reconnu), purs, grande quantité Ag réponse monoclonale (un type d’anticorps) immunisation Immortalisation des LB activés Tri des hybridomes

I. Utilisation des Ac polyclonaux en thérapeutique A partir de plasma humain Les Ig polyvalentes humaines TÉGÉLINE, OCTAGAM, ENDOBULINE, GAMMAGARD -> traitement de substitution et modulateur Les Ig spécifiques NATEAD -> protection contre l'alloimmunisation de la mère Rh- IMOGAM RAGE -> immunisation anti-rabique A partir de plasma animal (sérum hétérologue) Les Ig spécifiques -Ig antilymphocytaires LYMPHOGLOBULINE (cheval), THYMOGLOBULINE (lapin) - Sérums antitoxiniques (anti-diphtériques SERUM ANTI-DIPHTÉRIQUE, anti-tétaniques GAMMATETANOS) contre envenimation (vipère (VIPERFAV), scorpions..) ….

II. Les différents types d’ Ac monoclonaux 100% souris Ac monoclonal de souris Ac monoclonal chimérique souris-homme 75% homme 25% souris Ac monoclonal humanisé 90 % homme 10% souris Ac monoclonal humain

Production des anticorps monoclonaux antigène X fusion en présence de PEG cellules tumorales (HGPRT - ou TK -) cellules spléniques milieu HAT Immunisation hybridomes Tests ELISA sur les surnageants de culture (criblage) dilution limite des hybridomes (clonage) Clone produisant Ac anti-antigène X culture cellulaire (20-30 mg Ac / ml) injection hybridome production: ascite tumorale (5 mg Ac / ml)

Voie de récupération des nucleotides Voie de novo Voie de récupération phosphoribosyl pyrophosphate + uridylate thymidine hypoxanthine TK+ HGPRT+ aminoptérine Nucléotides ADN

Caractéristique des différents types d’Ac murin humain humanisé L J K Immunogénicité L 1/2 vie J K Propriétés effectrices L J J J L K Production

Les formes dérivées des Ac monoclonaux Les fractions d'anticorps Utilisation de fragments contenant les régions variables des Ig Fab, F(ab')2 , scFv, diabodies

Ig = molécules bifonctionnelles fragment Fab fragment F(ab’)2 pepsine pepsine papaïne fragment Fc 2 fragments Fab 1 fragment Fc papaïne scfv diabodies

Les formes dérivées des Ac monoclonaux Les fractions d'anticorps Utilisation de fragments contenant les régions variables des Ig Fab, F(ab')2 , scFv, diabodies Les anticorps conjugués (immunotoxines = toxine létale + domaine variable Ac) Ricin, toxine de Shigella, toxine diphtérique (inhibition de la synthèse protéique) Les anticorps marqués Fluorochrome, enzymes, éléments radioactifs

III. Les domaines d'application des anticorps monoclonaux III. 1 Thérapeutique Traitement anti-cancéreux Anti-HER2 (HERCEPTINE) -> traitement cancer du sein Anti-CD20 (RITUXAN, MABTHERA) -> traitement lymphome …. Traitement immunosuppresseur (maladie autoimmune et inflammatoires, rejet de greffe) Anti-CD3 (Orthoclone OKT3) -> anti-rejet de greffe Anti-TNF (INFLIXIMAB) -> maladie de Crohn, rectocolite hémorragique Anti récepteurs IL-2 (SIMULECT, ZENAPAX) -> anti-rejet de greffe …

Traitement anti-infectieux Prophylaxie anti VRS (SYNAGIS) Anti-hépatite B …. Traitement anti-allergique Anticorps anti-IgE (RHUMAB-E25) Traitement cardiologie Antiagrégant plaquettaire après angioplastie (REOPRO)

Les limites de l'utilisation des Ac en thérapeutiques Effets secondaires parfois graves Réponse anti-anticorps Utilisations répétées des Ac difficiles Réactions d'hypersensibilité Expression variable des Ag à la surface des cellules cancéreuses Masse tumorale trop importante ou Ag trop faiblement exprimés Problèmes commerciaux Spécificité importante -> marché réduit Un Ac contre tous les cancers -> inenvisageable

III. 2 Diagnostic (Immunodétection d'Ag) Parasitologie, bactériologie, virologie Détection et typage des microorganismes par des Ac spécifiques Sérodiagnostic par ELISA, immuno empreinte (Western blot)… Grossesse Détection de l'hormone HCG dans l'urine Détermination groupe sanguins Hémagglutination avec des Ac spécifiques de groupe sanguin Imagerie médicale Détection cancer du sein avec Ac marqué radioactif spécifique d'un marqueur cancéreux

III. 3 Recherche Cytométrie en flux Détection de populations cellulaires en fonction de marqueurs de surface Purification d’antigènes, de cellules Chromatographie d'affinité Immunohistochimie Détection de phénomènes cellulaires par marquage in situ

Les anticorps enzymatiques (abzymes) III. 4 Biochimie Les anticorps enzymatiques (abzymes) Blocage des molécules à l'état de transition M/S 19:519

Les abzymes induits M/S 19:519

Les abzymes naturels présence naturelle: participation à l’élimination des débris ? production naturelle dans le lait maternel d’Ac à activité protéine kinase, désoxyribonucléase présence pathologique: maladies autoimmunes Ac hydolysant l’ADN et l’ARN dans le lupus érythémateux disséminé (LED) Ac hydolysant le facteur VIII chez hémophile A