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« Unité des fondements de la médecine ». Anticorps: Structures et Fonctions. Dr John Basso Dept. de Biologie Université d’Ottawa Bioscience 102 Tel.:562-5800 poste 6358 Courriel: [email protected]. Objectifs. Décrire la structure des anticorps. - PowerPoint PPT Presentation
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« Unité des fondements de la médecine »
Anticorps: Structures et Fonctions
Dr John Basso Dept. de Biologie Université d’Ottawa
Bioscience 102Tel.:562-5800 poste 6358
Courriel: [email protected]
Objectifs
• Décrire la structure des anticorps. • Discuter de l’organisation et de l’expression
génétique des anticorps dans le développement des lymphocytes B.
• Décrire les réponses immunitaires dépendantes et non dépendantes des lymphocytes T.
• Décrire de quelle façon la diversification des anticorps est établie.
• Décrire la commutation isotypique. • Discuter des diverses classes d’anticorps et de leurs
fonctions (anticorps muqueux, allergiques, etc.).2
Les Anticorps – Double Fonctions
• Récepteur de surface des lymphocytes B– Permet d’échantillonner l’environnement antigénique– Permet la communication entre l’environnement
extracellulaire et le réseau de transduction de signaux interne
• Molécule sécrétée effectrice– Neutralisation– Fixation du complément– Activation de cellules effectrices
3
CL VL
SS
S
S
SS
SSCH3
CH2 CH1VH
Fc Fab
F(ab)2
Structures repliées, compactes et résistantes aux protéases
Sites de clivages de pepsine - 1 x (Fab)2 & 1 x FcSites de clivages de papain - 2 x Fab 1 x Fc
Domaines c des chaines légères
k ou λ
Domaines C des chaines lourdesa, d, e, g, ou m
4
Domaines des Immunoglobulines
Ig - Protéines Bi-Fonctionnelles
• Doivent interagir avec un nombre définie de molécules spécialisées– Propriété attribuable à une région Fc commune
indépendante de la spécificité• Doivent reconnaitre simultanément un nombre
presque infinie de déterminants antigéniques– Propriété attribuable à la région Fab
5
Pourquoi la Région Fc est Nécessaire?
• La région Fab peut-– Déceler l’antigène– Précipiter l’antigène– Bloquer les sites actifs des toxines ou de molécules
associées aux pathogènes– Bloquer l’interaction entre l’hôte et des molécules
associées aux pathogènes• Mais elle ne peu pas activer-
– Les fonctions inflammatoires et effectrices des cellules– Les fonctions inflammatoires et effectrices des protéines
du complément– Le trafic d’antigènes dans les sentiers d’apprêtement
d’antigènes
6
Structures et Fonctions des Régions Fc
• La structure Fc est commune à toutes les spécificités des anticorps d’un même ISOTYPE
• La structure agit comme récepteur pour les protéines du complément et de ligand pour des récepteurs cellulaires
7
IgM Monomérique
• La forme monomérique est retrouvée seulement à la surface des lymphocytes B
• Cm4 possède les régions transmembrannaires et cytoplasmique. Celles-ci sont retirée pour la forme sécrétée
8
Cm4
Cm3Cm2 Cm1
Noter que seulement les domaines constants de la
chaine lourde sont illustrés
IgM Polymèrique
• Les IgM sécrétés sont de forme pentamérique• Cm3 lie la protéine du
complément pour initier la cascade classique du complément
• Cm1 lie la protéine du complément C3b pour faciliter l’opsonisation par les macrophages
• Cm4 est impliqué dans la multimèrisation
Cm4 Cm
3
Cm2
CC
Cm4
Cm3
Cm2
C C
Cm4
Cm3
Cm2
CC
Cm4Cm3Cm2
CC
Cm4
Cm3
Cm2
CC
ss
ssss
ss
9
[Unit name – Lecture title – Prof name]
Données des IgM
Chaine lourde: m - Mu
Demi-vie: 2 à 8 jours
% of Ig dans le sérum: 10
Concentration sérique: 0.25 - 3.1 mg/ml
Activation du complément: ++++ sentier classique
Interactions avec cellules: Phagocytose par récepteurs de C3b
Transfère transplacentaire: Non
Affinité pour antigène: Monomère – valence de 2Pentamère- valence de 10
10
[Unit name – Lecture title – Prof name]
Données des IgD
Chaine lourde: d - Delta
Demi-vie: 5 à 10 jours
% of Ig dans le sérum: 0.2
Concentration sérique: 0.03 mg/ml
Activation du complément: Non
Interactions avec cellules: Non
Transfère transplacentaire: Non
• Co-expression avec IgM à la surface des lymphocytes B• Fonction dans les défenses inconnue
JC C
SS
SS
C
C
SS
SS
CC
s s
Dimèrisation et Sécrétion d’IgA
• IgA est l’isotype prédominant sécrété aux surfaces des muqueuses
• Existe dans le sérum sous forme monomérique
• Deux sous classes d’IgA existent– IgA1 est surtout retrouvé dans le sérum et il est fait par
les lymphocytes B de la moelle osseuse – IgA2 est surtout retrouvé dans les sécrétions des
muqueuses, le colostrum et le lait. Il est fait par des lymphocytes B retrouvés dans les muqueuses
12
[Unit name – Lecture title – Prof name]
Données des IgA
Chaine lourde: a1 ou a2 - Alpha 1 ou 2
Demi-vie: 4 - 6 jours
% of Ig dans le sérum: IgA1 11 – 14IgA2 1 - 4
Concentration sérique: IgA1 1.4 - 4.2mg/mlIgA2 0.2 - 0.5mg/ml
Activation du complément: Non
Interactions avec cellules: Cellules épithéliales Phagocytose via récepteur pour IgA
Transfère transplacentaire: Non
Les IgA sont inefficaces pour causer une réponse inflammatoire. Leurs modes de protections impliquent la liaison, l’exclusion, la création de liens croisés et de faciliter la phagocytose
[Unit name – Lecture title – Prof name]
Données des IgE
Chaine lourde: e - Epsilon
Demi-vie: 1 - 5 jours
% of Ig dans le sérum: 0.004
Concentration sérique: 0.0001 – 0.0002 mg/ml
Activation du complément: Non
Interactions avec cellules: Via récepteurs d’IgE exprimés sur les mastocytes, éosinophiles, basophiles et cellules de Langerhans
Transfère transplacentaire: Non
• La majorité des IgE sont liés aux récepteurs de cellules effectrices
• Les IgE sont étroitement impliqués avec les réactions allergiques
[Unit name – Lecture title – Prof name]
Données des IgG
Chaine lourde: g 1 g 2 g3 g4 - Gamma 1 - 4
Demi-vie: IgG1, 2 et 4: 21 - 24 joursIgG3: 7 - 8 jours
% of Ig dans le sérum: IgG1 45 – 53, IgG2 11 – 15IgG3 3 - 6, IgG4 1 – 4
Concentration sérique: IgG1 5 – 12 mg/ml, IgG2 2 - 6mg/mlIgG3 0.5 – 1 mg/ml, IgG4 0.2 – 1 mg/ml
Activation du complément: Oui, sauf pour IgG4
Interactions avec cellules: Toutes les sous-classes via les récepteurs d’IgG sur les macrophages et phagocytes
Transfère transplacentaire: Oui
Charnière
Activité Biologique
Liaison d’Antigène
Chaine Légèreκ ou λ
Chaine Lourdeμ γ α δ ou ε
16
Sommaire de la Structure des Anticorps
Génération de la Diversité
• Les cellules germinales des lymphocytes B possèdent des segments géniques qui peuvent générer le répertoire– 109 - 1012 différentes spécificités
• La diversité est créé par…– Diversité combinatoire ( Chaines H & L)– Diversité des jonctions– Hypermutations somatiques → Maturation d’affinité
17
Région Variable de la Chaine Lourde (VH)
• La région variable de la chaine lourde est généré d’un segment V, un segment D et un segment J
• Les réarrangements se font avant la rencontre d’antigène• Les réarrangements sont irréversibles
18
Vh1 Vh2 Vh3 Vh--65 Dh 1-27 Jh 1-6 Cμ
Chromosome 14
Région Variable de la Chaine Légère (VL)
• La région variable de la chaine légère est générée d’un segment V et un segment J
• Les réarrangements se font avant la rencontre d’antigène
• Les réarrangements sont irréversibles
19
Vλ1 V λ 2 V λ 3 V λ --29 J λ 1-4
Chromosome 22
[Unit name – Lecture title – Prof name]
Diversité Combinatoire Possible
Nombre de Segments Géniques
SegmentChaine légère Chaine lourde
κ λ H
Variable (V) 40 30 65
Diversité (D) 0 0 25
Jonction (J) 5 4 6
200 120 10 530
200 * 10,530 = 2,106,000120 * 10,530 = 1,263,600
Répertoire possible:
Région variable (V)~ 65gènes
Diversité (D) 25 gènes
Jonction (J) 6 gènes
Régions constantes
ADN
m
Épissage alternatif
Transcription
ARNmm d
Recombinaison
ADN de cellule B mature
m d g e a
m d g ae
ou
dTraduction
Chaîne lourdeIgM ou IgD
21
Organisation Génique de la Chaîne Lourde
Génome de cellule B maturem d g e a
Traduction Chaîne lourdeIgG
Recombinaison
g e a
Transcription
ARNmg
Épissage
g
Nouveau génome de cellule B mature
22
Commutation de la Chaîne Lourde
Cytokines IgM IgG3 IgG1 IgG2 IgGE IgGA
IL4 inhibe inhibe induit inhibe induit
IL5 induit
INF-γ inhibe induit inhibe inhibe
TGF-β inhibe inhibe induit induit
23
Cytokines qui Influencent la Commutation
[Unit name – Lecture title – Prof name]
Différentitation des Cellules B
• Phases indépendantes d’antigènes– Survient dans la moëlle osseuse
Cellule souche hématopoietic
Progénitrice lymphoïde
Réarrangement génique IgH
Différentitiation
Réarrangement génique IgL
Pré-RCB RCB
Cellule B mature
Apoptose Apoptose
La Réponse Humorale
Activation des Lymphocytes B
25
1. Rencontre et Présentation
26
Macrophage Cellule dendritique Lymphocyte BLiaison à l’antigène Phagocytose
+++Phagocytose par cellules dendritiques tissulaires +++Infection virale ++++
Récepteur spécifique à l’antigène (Ig)++++
Expression et présentation sur CMHII
Inductible par bactéries et cytokines- à +++
Constitutive++++
Constitutive, augmente à l’activation+++ à ++++
Antigène présenté Particules d’antigènes, pathogènes intra et extracellulaires
Peptides,Antigènes viraux(Allergènes)
Antigènes solublesToxinesVirus
Endroit Tissu lymphoïdeTissu conjonctifCavités corporelles
Tissu lymphoïdeTissu conjonctifEpithélium
Tissu lymphoïdeSang périphérique
2. Activation des Cellules TA (Ag T-dépendant)
L’antigène est digéré et apprêté
TA activée
Cytokines
CMH II
RCT
CD4
Peptide antigènique
TA non-activée
CMH II
Cytokine
TA avec TCR approprié reconnait l’antigène apprêté et le CMH II
Macrophage
Antigène aprété est présenté sur CMH IIAntigène
Cellule TA
Cellule présentatrice d’antigène
27
[Unit name – Lecture title – Prof name]
3. Présentation par Cellule B (T-dépendant)
N
C
100
9080
70 60
5040 30
20
10 RCB de la cellule B lie l’épitope 17- 24 de l’Ag, suivi d’endocytose apprêtement de l’Ag en plusieurs peptides et présentation de ces peptides en association avec le CMH II
CMHII
Peptide 85 - 100 Peptide 82- 69
Peptide 50- 45
Peptide 17- 24
4. Activation, Sélection et Amplification
29
TA
ActivéeIgM
CMHII
B
Antigène
B
B
B
Répertoire
Sélection
Activation
B
Amplification clonale
BBSécrétion d’Ac
Les réponses d’Ac T-indépendante ont généralement:1. pas de mémoire2. pas d’isotypage3. pas de maturation d’affinité
Thymus-Independent car cellules T ne sont pas requises
Antigène T-indépendant (Antigène TI)
Antigène T-dépendant (Antigène TD)
Thymus-dépendent car cellules T sont requises
30
Activation T Dépendant Vs T Indépendant
31
Rencontre d’Ag
0 7 14 >30Jours après l’exposition
Nom
bre
de c
ellu
les B
Spéc
ifiqu
es à
l’anti
gène
ReconnaissancePrésentation
B naïve
Élimination
immunité
Mémoire
B mémoireB activé
Expansion Clonale
Activation
Profil de la Réponse Humorale
Modes d’Actions des Anticorps
• Agglutination• Neutralisation• Opsonisation• ADCC• Dégranulation des
macrophages
IgM et IgA
IgM, IgA et IgG
IgG et IgM
IgG et IgM
IgE
32
[Unit name – Lecture title – Prof name]
Agglutination
• Favorise la phagocytose• Inactive l’envahisseur
33
[Unit name – Lecture title – Prof name]
Neutralisation
• Liaison à des composantes essentielles causant l’inactivation
34
[Unit name – Lecture title – Prof name]
Opsonisation (IgG et IgM)
35
[Unit name – Lecture title – Prof name]
ADCC
36
[Unit name – Lecture title – Prof name]
Dégranulation par les IgE
YY Y Y IgE
Lysosome
Granules de médiateurs préformés
Récepteur de région Fc
Allergène
37