LES IMMUNOGLOBULINES VH CH1 CH2 CH3 CH4 VL CL

complément C y t o k i n e s CPA

LB anticorps réaction immunitaire réaction immunitaire à médiation humorale réaction immunitaire à médiation cellulaire antigène (1er contact) Phagocyté par Ag libre active directement Ag présenté par les cellules infectées, cancéreuses Macrophage devient CPA LB LTc (CD8) Molécules d’adhésion Molécules d’adhésion stimule Donne naissance à Donne naissance à AideTh1 interféron Aide Th2 interleukines LTh (CD4) Plasmocytes antigène (2er contact) LTc activés LB mémoires LTc mémoires sécrètion stimule anticorps Germes extracellulaires (bactéries), opsonisation, complément Germes intracellulaires (virus), destruction cellules infectées, cancéreuses

Les immunoglobulines (Ig) sont des glycoprotéines I. INTRODUCTION Les immunoglobulines (Ig) sont des glycoprotéines Présentes dans : le plasma les liquides extra-vasculaires les sécrétions Douées d'activité anticorps  Pouvoir de liaison spécifique avec le déterminant antigénique qui a provoqué leur formation. Produites par les plasmocytes (issus des lymphocytes B)

Les immunoglobulines appartiennent à la fraction gamma des protéines sériques Albumine a b g + - Absorbance Migration

Les Ig sont caractérisées par une très grande hétérogénéité  Forment une vaste famille dont les membres sont doués de propriétés biologiques diverses, différentes de la fonction anticorps Les Ig à fonctions anticorps sont regroupées en cinq classes : IgG IgA IgM IgD IgE.

1. Reconnaissance de l’antigène Un anticorps remplit deux types de fonctions :    1. Reconnaissance de l’antigène Les anticorps sont synthétisées par les plasmocytes en réponse à une substance antigénique. Ac 1 Ac 2 Ag 2 Ag 1

2. Fonctions effectrices La fixation du complément La fixation à certaines cellu (basophiles, masto, mono…) Le passage trans-placentaire (pour les IgG) Les réactions d'hypersensibilité (sauf de type IV)

Ac se fixe sur l’Ag par le fragment Fc Neutrophile Cellule NK (Naturel Killer) Cellule cible Ag de surface Eosinophile Ac se fixe sur l’Ag par le fragment Fc Récepteur Fc macrophage

II. STRUCTURE GENERALE DES IMMUNOGLOBULINES Toutes les Ig sont bâties sur un modèle de base commun composé de 4 chaînes polypeptidiques : 2 chaînes légères dites L (Light)  2 chaînes lourdes dites H (Heavy) 5 types de chaînes lourdes :  Gamma () pour les IgG  Alpha () pour les IgA Mu () pour les IgM Delta () pour les IgD  Epsilon() pour les IgE 2 types de chaînes légères:  Kappa (k)  Lambda (L)

- Les chaînes lourdes sont reliées entre elles et aux chaînes légères par un nombre variable de ponts di-sulfures.

Chaque chaîne lourde comporte deux zones caractéristiques II. 1. Structure des chaînes lourdes Chaque chaîne lourde comporte deux zones caractéristiques - La région constante (CH) Située du coté - COOH terminal Composée de 330 des 440 acides aminés de la chaîne polypeptidique Présente une zone flexible (charnière) responsable de la forme caractéristique en Y de la molécule d’Ac. Participe aux fonctions effectrices de la molécule

II. 1. Structure des chaînes lourdes - La région variable (VH) Située du côté - NH2 terminal Composée de 117 acides aminés (de 1 à 117). Comporte trois zones hyper- variables au niveau desquelles la séquence des acides aminés varie d'une immunoglobuline à l'autre. Participe à la reconnaissance de l'Ag.

II.2 Structure des chaînes légères Une molécule d‘Ig ne contient qu'un seul type de chaînes légères Chaque chaîne légère comporte deux zones caractéristiques : - Une région constante (CL) - Une région variable (VL) Comporte trois zones hyper- variables,  Fixation des déterminants antigéniques.

Domaines Globulinémiques VH CH1 CH2 CH3 CH4 VL CL NH2 COOH

(Frag. Cristallisable) dépourvu de toute activité anticorps. Digestion par la papaïne VH CH1 VL CL Fab Papaïne Fab CH2 CH3 Fc Zone charnière Deux fragments Fab identiques (Frag. Antigen Binding) ayant conservé le pouvoir de liaison à l'ag (fonc. de reconnaissance) Un fragment Fc (Frag. Cristallisable) dépourvu de toute activité anticorps.

(Fab’)2 VH CH1 VL CL Fab’ Fab’ CH2 CH3 Pepsine Digestion par la pepsine (Fab’)2 VH CH1 VL CL Fab’ Fab’ CH2 CH3 Pepsine Le fragment (Fab')2, se comporte pratiquement comme un anticorps entier; il possède deux sites de combinaison avec l'Ag.

 Chacune de ces sous-classes constitue un isotype III.1. Les immunoglobulines G (Ig G) Les Ig G représentent 70 à 80% de toutes les Ig sériques. La concentration sérique normale : 8 g/l ≤ IgG ≤ 16g/l La fraction la plus importante de toutes les immunoglobulines sur le plan quantitatif. 4 sous classes d'IgG identifiées par des différences antigéniques IgG1 IgG2 IgG3 IgG4 1 2 3 4  Chacune de ces sous-classes constitue un isotype

IgG1 IgG2 IgG3 IgG4 Les 4 isotypes des IgG se distinguent par : *Des différences légères au niveau de la séquence des aa du Fc. *Le nombre et la position des ponts di-sulfures intercaténaires *La longueur et la composition en acides aminés de la région charnière = région la plus caractéristique de chaque isotype..

Propriétés des IgG * Présentes dans les liquides organiques surtout les liquides extra- vasculaires. * Ont un faible pouvoir agglutinant et ont pour principale fonction anticorps la neutralisation des virus et des toxines bactériennes. * Possèdent un pouvoir opsonisant ( phagocytose des bactéries et des virus ). * Sont les dernières immunoglobulines à apparaître après une immunisation (par rapport aux IgM ).

Présence de Rc cellulaires pour le fragment Fc des IgG sur * Seules les IgG possèdent la capacité de traverser le placenta et de regagner la circulation fœtale. Elles protègent donc le fœtus et constituent la première ligne de défense du nouveau-né.     * Les IgG sont cytophiles : propriété de se fixer à certaines cell. Présence de Rc cellulaires pour le fragment Fc des IgG sur les monocytes, les macrophages, et les granulocytes. * Les Ig G activent le complément Clc: Le fragment Fc des IgG est à l'origine de fonctions effectrices : Transfert placentaire, Cytophilie, Fixation du complément. HSI

Principales caractéristiques physico-chimiques et propriétés biologiques des différentes isotypes d'Ig G   IgG1 IgG2 IgG3 IgG4 CARACTERISTIQUES ·  % des Ig totales 63 28 6 7 · Coefficient de sédimentation ·  Demi-vie (en jours) 11,6 12,4 3,5 11,3 PROPRIETES BIOLOGIQUES ·   Activation du complément - Voie classique - Voie alterne Forte Nulle Faible ·  Transfert placentaire Important

III.2. Les immunoglobulines M (Ig M) * Les Ig M = 10% des Ig totales. * La concentration sérique normale : 0,5 ≤ IgM ≤ 2 g/l * Les Ig M = pentamères, 5 sous- unités réunies par une chaîne polypeptidique, la chaîne J ("joining chain" ou chaîne de jonction), et par un pont di-sulfure. * Les Ig M = grande avidité pour l’Ag car 10 frgts Fab dans chaque pentamère * Les IgM sont les premières à apparaître dans la réponse primaire à l'infection. interviennent efficacement dans les infections bactériennes, et virales. * Les Ig M ne peuvent pas traverser le placenta, car masse moléculaire élevée. * Les Ig M fixent très efficacement le complément.

Structure d’une molécule IgM Pont disulfure chaine -J Cinq sous- unités réunies par la chaîne J et par un pont disulfure.

Principales caractéristiques physico-chimiques et propriétés biologiques des IgM Propriétés physico-chimiques   - Masse moléculaire (daltons) 900.000 - Coefficient de sédimentation (s) 19 - Nombre de sous - unités 5 - Chaîne J 1 Propriétés biologiques - Concentration sérique (mg/ml) 0.5 - 2 - Demi-vie (jours) ¨     Fonctions anticorps Agglutination ¨     Fonctions effectrices Cytolyse (hémolyse) - Passage trans- placentaire nulle - Activation du complément - Voie classique - Voie alterne forte - Cytophylie

La quantité des anticorps augmente avec la répétition de l’immunisation Vaccination primaire ou première injection injection de rappel

La quantité des anticorps augmente avec la répétition de l’immunisation Concentration Anticorps 2° réponse à l’Ag A 1° réponse À l’Ag B Prolifération Cel B “Ag B” 1° réponse à l’Ag A Prolifération Cel B “Ag A” Apoptose des cellules B 4 8 12 16 20 64 68 72 jours A A B

Séquence dans la sécrétion des IgM et des IgG largement utilisée dans le diagnostic des maladies infectieuses IgM+ IgG- infection (récente) aiguë IgM+ IgG+ infection subaiguë IgM- IgG+ infection ancienne IgM- IgG- pas d’infection

Salive Larmes Fluide nasal Sueur III.3. Les Immunoglobulines A (Ig A) IgA Sériques * Les IgA = 12% des Ig sériques 10% de la totalité des IgA * Concentration sérique moyenne : 1,4 ≤ IgA ≤ 4 g/l. IgA Sécrétoires *Apparaissent sélectivement dans les sécrétions séro muqueuses Salive Larmes Fluide nasal Sueur Séc. pulmonaires Séc. génito-urinaires Séc. gastro-intestinale

III. 3.1 Les Ig A sériques * Se présentent, pour la plupart, sous forme de monomères. * Faible fraction d'Ig A sous forme de dimères ou de polymères Les dimères ou les polymères sont réunies entre elles par une chaîne J.

La pièce sécrétoire est une glycoprotéine de 60.000 daltons. III. 3.2. Les Ig A sécrétoires (exocrines) * Présentent principalement ss forme dimérique et polymérique * Les sous- unités d'Ig A sécrétoires sont réunies entre elles par une chaîne J et par une pièce sécrétoire. Pièce J La pièce sécrétoire est une glycoprotéine de 60.000 daltons. * Protége les Ig A (protéolyse des enzy. Intestinales) * favorisant ainsi leur persistance et prolongeant leur action au niveau de la muqueuse intestinale.

 Chacune de ces sous-classes constitue un isotype 2 sous classes d'IgA identifiées par des différences antigéniques : IgA1 IgA2 1 2  Chacune de ces sous-classes constitue un isotype III.4. Les Immunoglobulines D (Ig D) Les IgD = dans le sérum en faible concentration (0,2%-1% des Ig totales) La quasi totalité des IgD est présente à la surface des lymphocytes B Immatures avec des Ig M.

III.5. Les Immunoglobulines E (IgE) A l'état de traces dans le sérum humain normal (0,004% des Ig totales) Possèdent des récepteurs (haute et faible affinité) à la surface des basophiles et des mastocytes = RFc Fixation des IgE sur leurs récepteurs Pontage par l’antigène Dégranulation Libération de médiateurs chimiques (Histamine, Leucotriènes, Prostaglandine…)

Dégranulation des mastocytes Allergène IgE Récepteur du Fc des IgE Mastocytes Granules Pontage de 2 molécules d’IgE par l’allergène Dégranulation libération de médiateurschimiques de l’allergie (Histamine, …)

IV. ONTOGENESE DES IMMUNOGLOBULINES % de la concentration des Ig chez l’adulte -4 -2 2 4 6 8 10 12 14 16 50 100 IgG maternelles IgM IgG IgA IgG de l’enfant Age en mois

 Les IgG maternelles franchissent facilement le placenta. Passage modeste pendant les 2 premiers trimestres de la vie fœtale. Augmentation importante de la perméabilité placentaire pour les IgG maternelles vers la 20éme semaine. Intérêt pratique - Diagnostic précoce de certaines maladies : toxoplasmose, syphilis congénitale…

V. DIVERSITE DES IMMUNOGLOBULINES ISOTYPES, ALLOTYPES ET IDIOTYPES Ig = structure fondamentale mais * variations d'une molécule d’Ig à l'autre * variations au sein d'une même classe d’Ig * différences entre les Ig de groupes d'individus appartenant à la même espèce.

Déterminants isotypiques Monsieur A IgG1 Monsieur A IgM

Déterminants allotypiques Monsieur A IgG1 Monsieur B IgG1

Déterminants idiotypiques (idiotopes) Monsieur A IgG1 Anti antigène a Monsieur A IgG1 Anti-antigène b

VII. LES ANTICORPS MONOCLONAUX Les Anticorps monoclonaux sont des Ig produites par un seul clone lymphocytaire possédant ainsi les mêmes spécificités antigéniques, isotypiques, allotypiques et idiotypiques. Applications : Recherche fondamentale Recherche appliquée et Médecine (diagnostic, traitement….) Acs monoclonaux Acs polyclonaux

La pièce « J » existe dans les classes d’immunoglobulines suivantes : les immunoglobulines G les immunoglobulines M les immunoglobulines A sériques dimériques les immunoglobulines A sécrétoires dimériques les immunoglobulines E Le fragment Fc des immunoglobulines : permet la fixation des IgE sur les mastocytes permet la fixation des IgG sur les macrophages est composé des parties constantes et variables des chaînes lourdes et légères permet le passage transplacentaire des immunoglobulines G permet à la molécule d’anticorps de neutraliser certains virus