Les anticorps et leurs fonctions CRS: Les anticorps et leurs fonctions Les anticorps et leurs fonctions Dr. Dominic Bergeron Professeur adjoint Département Biochimie, Microbiologie et Immunologie Faculté de médecine U. Ottawa

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Introduction Composante de la réponse humorale Protéines solubles –immunoglobulines (Ig) Glycoprotéines globulaires tétramériques Deux caractéristiques prédominantes: Spécificité (idiotypes) Activité biologique (Isotypes) Vaste diversité de spécificités répertoire

Structure de base des immunoglobulines CRS: Les anticorps et leurs fonctions Structure de base des immunoglobulines Fab Fc Oligo- saccharides

Les différents types d’Ac CRS: Les anticorps et leurs fonctions Les différents types d’Ac Les anticorps se ressemblent mais ont des régions différentes Fonctions différentes Affinités différentes Spécificité différentes Portions bioactives différentes

CRS: Les anticorps et leurs fonctions IgG (g) Monomère, sous-isotypes (1,2,3 et 4) Ac sérique prédominant, 70-75% des immunoglobulines totales Peut traverser le placenta. Fixation du complément. Région Fc reconnue par phagocytes.

CRS: Les anticorps et leurs fonctions IgD Monomère, moins de 1% des immunoglobulines totales Ac membranaire, fixé sur la surface des cellules B (trouvées simultanément avec les IgM) Fonction incertaine, a tendance à se dégrader spontanément

CRS: Les anticorps et leurs fonctions IgM CRS: Les anticorps et leurs fonctions Pentamère, 10% des immunoglobulines totales Ac membranaire surface des cellules B Nécessaire pour la reconnaissance et la sélection initiale Premier Ac sécrété Fixation du complément Agglutinant

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Agglutination Favorise la phagocytose Inactive l’envahisseur

CRS: Les anticorps et leurs fonctions IgA Monomères et dimères, 15-20% des immunoglobulines totales Chaîne « J » Monomères diffusent dans espace extravasculaire Chez les humains, 80% forme sérique monomérique, autres mammifères principalement forme dimérique Associé aux muqueuses Neutralisant Agglutinant

CRS: Les anticorps et leurs fonctions * *Protection contre protéolyse

CRS: Les anticorps et leurs fonctions

CRS: Les anticorps et leurs fonctions IgE Monomère Se lie aux surfaces des mastocytes (via récepteur Fce / fragment Fc) Impliqué dans les réactions allergiques

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Distribution des isotypes d’anticorps

Fonction et propriétés des anticorps CRS: Les anticorps et leurs fonctions Fonction et propriétés des anticorps

Interactions Ac - cellules CRS: Les anticorps et leurs fonctions Interactions Ac - cellules

Fonction: neutralisation CRS: Les anticorps et leurs fonctions Fonction: neutralisation Liaison à des composantes essentielles causant l’inactivation.

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Fonction: opsonisation et phagocytose Anticorps spécifique Bactéries dans le compartiment Opsonisation Ingestion et destruction par phagocytose extracellulaire Complément Macrophage Toxines bactériennes Neutralisation Ingestion et destruction par phagocytose

Fonction: activation des cellules NK (ADCC) CRS: Les anticorps et leurs fonctions Fonction: activation des cellules NK (ADCC)

ADCC (Antibody Dependant Cell Cytotoxicity) CRS: Les anticorps et leurs fonctions ADCC (Antibody Dependant Cell Cytotoxicity) Région Fc des IgG agit comme une étiquette reconnue par les phagocytes et cellules NK

Fonction: activation des mastocytes CRS: Les anticorps et leurs fonctions !!!

Organisation des gènes codant pour les immunoglobulines CRS: Les anticorps et leurs fonctions Organisation des gènes codant pour les immunoglobulines 5 Différentes régions constantes (a, d, e, g et m) 5 gènes Nombre de régions variables doit représenter le répertoire possible: 1012!! 1012 gènes?? Le génome humain possède seulement 30 000 gènes, peut-être moins!!

Origines de la diversité CRS: Les anticorps et leurs fonctions Origines de la diversité

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Organisation génique de la chaîne lourde Régions constantes Région variable (V) ~ 200 gènes Diversité (D) 12 gènes Jonction (J) 6 gènes m g d e a ADN Recombinaison m g d e a ADN de cellule B mature Transcription m  ARNm Épissage alternatif m Traduction Chaîne lourde

Diversité de la région variable de la chaîne lourde CRS: Les anticorps et leurs fonctions Diversité de la région variable de la chaîne lourde 200 gènes « V » 12 gènes « D » 6 gènes « J » Diversité possible: 200 X 12 X 6 =1.2 x 105

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Organisation génique de la chaîne légère Région variable (V) ~ 200 gènes Jonction (J) 5 gènes Région constante ADN Recombinaison ADN de cellule B mature Transcription ARNm Épissage Chaîne légère Traduction

Diversité de la région variable de la chaîne légère CRS: Les anticorps et leurs fonctions Diversité de la région variable de la chaîne légère 200 gènes « V » 5 gènes « J » Diversité possible: 200 X 5 =1.0 x 103

Diversité idiotypique CRS: Les anticorps et leurs fonctions Diversité idiotypique Région variable de la chaîne lourde ~1 x 105 Région variable de la chaîne légère ~1 x 103 Diversité combinée: 1 X 108 Tenir compte des mutations possibles…augmentation du répertoire de reconnaissance!

Mécanismes de diversité accrue CRS: Les anticorps et leurs fonctions Mécanismes de diversité accrue Jonction de recombinaison imprécise. Fréquence élevée de mutations dans la région hypervariable. Ajout de nucléotides sur le segment de jonction « J ». Deoxynucléotidyl transférase terminale

Activation des cellules B CRS: Les anticorps et leurs fonctions Activation des cellules B Pour que les lymphocytes B produisent des anticorps…on doit d’abord les activer!

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Cellule B CMH classe II = Peptide 12-25 Peptide 73-88 Peptide 80-93 Peptide 34-48 Peptide 52-67 Cellule B lie l’antigène via RCB (IgM) Endocytose de l’antigène, Dégradation en plusieurs peptides Présente de plusieurs de ces peptides en association avec le CMH de classe II Cet épitope est reconnu par cette cellule B (peptide 68-74) NOTE: Les cellules B sont moins efficaces que les macrophages en termes de phagocytose

Rappel: contexte de la présentation CRS: Les anticorps et leurs fonctions Rappel: contexte de la présentation CMH de classe II Antigène extracellulaire Cytoplasme RE Vésicule endocytaire Production de peptides dans le phagolysosome Noyau Liaison des peptides par le CMH de classe II dans la vésicule Le CMH de classe II présente le peptide à la surface de la cellule Golgi

CRS: Les anticorps et leurs fonctions IgM 2 signaux requis pour activation de la cellule T Activation de la cellule T et production de l’interleukine-4 (IL-4)

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Activation des lymphocytes B par les TH2 1. L’identification de l’antigène induit l’expression des CD4 des ligands et des cytokines par la cellule TH2, ce qui active le lymphocyte B 2. Prolifération de lymphocytes B et différenciation en plasmocytes sécrétant des anticorps

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Activation de cellule B Thymus-dépendent car cellules T sont requises Antigène T-dépendant (Antigène TD) Antigène T-indépendant (Antigène TI) Thymus-Independent car cellules T ne sont pas requises Les réponse d’Ac T-indépendante ont généralement: 1. pas de mémoire 2. pas d’isotypage 3. pas de maturation d’affinité

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Destinée de la majorité des clones Destinée de quelques-uns des clones Raison: Permet de s’assurer que l’interaction est spécifique et restreinte au NON-SOI

Commutation isotypique CRS: Les anticorps et leurs fonctions Commutation isotypique Le récepteur de la cellule B (RCB) est formé d’une sous-unité IgM Lors de la première rencontre d’un antigène, et de l’activation de la cellule B, ce sont des IgM qui sont sécrétées Suite à la deuxième rencontre du même antigène (et toutes les autres qui suivent), une classe différente est produite. Cette classe est souvent IgG Les IgM et IgG ont la même affinité pour l’antigène

Commutation isotypique CRS: Les anticorps et leurs fonctions Commutation isotypique Séquences « switch »

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Certaines cytokines influencent la commutation isotypique Cytokines IgM IgG3 IgG1 IgG2 IgGE IgGA IL4 inhibe induit IL5 INF-γ TGF-β NOTE: LA commutation isotypique n’est pas restreinte à IgM vers IgX, les autres Ig peuvant aussi commuter

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Cellules B activées se différentient en cellules plasmatiques pour la sécrétion d’Ac et en cellules B mémoire. La majorité des cellules plasmatiques survivent pour quelques jours. Quelque unes ont une longue durée de vie (celle-ci sont responsables de la majorité des Ac circulants). Les cellules B mémoire vivent pour de longues durées (années). Les cellules B mémoire retiennent les changement qu’elles ont acquises (ex., commutation, mutations somatiques).

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Sommaire CRS: Les anticorps et leurs fonctions Ingestion et digestion d’Ag par macrophage Présentation sur CMHII aux cellules TH (CD4) via TCR Activation et amplification clonale de TH Reconnaissance de l’épitope par IgM de surface de cellule B appropriée Endocytose et présentation sur CMHII aux cellules TH Activées. Activation de cellule B Amplification clonale Sécrétion d’Ac

CRS: Les anticorps et leurs fonctions La réponse humorale en fonction du temps 0 7 14 >30 Jours après l’exposition spécifiques à l’antigène Nombre de cellules B Reconnaissance Présentation B naïve Activation B activée Expansion Clonale Élimination immunité Mémoire B mémoire Rencontre avec Ag

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Caractéristiques de la réponse immunitaire suite à une 1ière et une 2ième rencontre Plus forte Plus faible Réponse maximale Entre 1-3 jours Entre 5-10 jours Latence Réponse secondaire Réponse primaire Élément Faible Relativement élevée Dose d’antigène requise Augmentation des IgG Habituellement IgM>IgG Isotype d’Ac

Réponse immunitaire humorale CRS: Les anticorps et leurs fonctions Réponse immunitaire humorale

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Les Antigènes T-Dépendants Requière la présentation aux cellules T Requière la co-stimulation par les cellules T Induisent la commutation Induise la maturation d’affinité T-Indépendants (polysaccharides) Présentation et co-stimulation non-requise Pas de mémoire Sécrétion d’IgM seulement Les superantigènes Requière co-stimulation par les cellules T Induction indépendante des idiotypes

CRS: Les anticorps et leurs fonctions Superantigènes Les superantigènes bactériens relient la région V de la chaîne β réceptrice des lymphocytes T à la chaîne α du CMH classe II Cellule présentatrice d’antigène CMH de classe II Lymphocyte T