Immunoglobulines

1. Immunoglobulines D.HUET

3. Plan Introduction Profil électrophorétique Super famille des immunoglobulines Structure et composition Fonctions effectrices Différentes classes Déterminisme antigénique Gènes codant pour les immunoglobulines Ingénierie

4. Introduction Protéines sériques : profil électrophorètique Récepteur du lymphocyte B : mIgM Glycoprotéines Association de deux chaînes lourdes et de deux chaînes légères Présence de sucres Propriétés Liaison spécifique à l’antigène Fonctions effectrices non spécifique de l’antigène

5. Profil électrophorétique

7. Plan Introduction Structure et composition Représentation tridimensionnelle Les domaines Les fragments Les chaines Fonctions effectrices Différentes classes Déterminisme antigénique Gènes codant pour les immunoglobulines Ingénierie

8. Schéma d’une immunoglobuline

9. Structure tridimensionnelle

10. Représentation tridimensionnelle

11. Structure tridimensionnelle

12. Les domaines Chaque groupe de 100 à 110 aa possède un pont disulfure Les domaines variables (V) correspondant au paratope Les domaines constants ( C ) sont impliqués dans les fonctions biologiques de l’anticorps Fixation du complément Passage du placenta

13. Les fonctions des domaines

14. Obtention des fragments Hydrolyse enzymatique Papaïne Pepsine Réduction Chimique Urée Mercaptan

15. Dénomination des fragements Fab : fragment antigen binding réaction avec l ’antigène Fc Fragment constant Fonctions effectrices La région charnière Entre le CH1 et le CH2 Riche en CYS et PRO Donne une certaine flexibilité à la molécule Très accessible aux solvants et aux enzymes

16. Récapitulatif : fragments

17. Structure Porter, Edelman,(1960) Glycoprotéine 2 chaînes lourdes (52 kDa) 2 chaînes légères (23 kDa) Parties constantes Parties variables 150 Kda 5 classes : A, G, D, E et M

18. Chaînes lourdes et légères Chaînes lourdes 5 isotypes différents Alpha, a 1et a 2 Delta, d Epsilon, e Gamma, g,1 2 3 4 Mu, m 50 000 dalton Domaine constant (x3,4 ou5) CH1, CH2, CH3, CH4,CH5 Domaine variable (x1) VH1

19. Chaînes lourdes et légères (2) Chaînes légères 2 isotypes Lambda, l kappa , k Le % de chaînes lambda et kappa varie d’une espèce à l’autre : 40/60 chez l’homme, 5/95 chez la souris. 25 000 dalton Domaine constant (x1) CL Domaine variable (x1) VL

20. Récapitulatif : chaines polypeptidiques

21. Plan Introduction Structure et composition Fonctions effectrices Réaction non spécifique avec des protéines bactériennes Protéine A : S.aureus Protéine G : streptocoque du groupe G Fixation du complément C1q sur le Fc Réaction avec les récepteurs Fc Différentes classes Déterminisme antigénique Gènes codant pour les immunoglobulines Ingénierie

22. Protéine A

23. Liaison avecla protéine A

24. Liaison avec les protéinesdu complément

25. Liaison au récepteurdu fragment Fc

26. Liaison avec les RFc

27. Plan Introduction Structure et composition Fonctions effectrices Différentes classes Généralités, propriétés et caractéristiques IgG IgA IgM IgE Allergies type I IgD Déterminisme antigénique Gènes codant pour les immunoglobulines Ingénierie

28. Différentes classesd’immunoglobulines

30. Propriétés des différentesclasses d’immunoglobulines humaines

31. Caractéristiques desdifférentes classes d’immunoglobulines humaines

32. IgG 75 % des Ig PM 150 Kd Répartition uniforme entre les compartiments intra et extra vasculaire Neutralisation des toxines bactériennes Chaîne lourde 1 VH et 3 CH 2 pont di sulfure au moins

33. IgG (2) les différentsisotypes humains

34. IgA 10 à 15 % des Ig Monomèrique dans le sérum Polymérique dans les sécrétions (80 % des Ig sécrétées), PM 300 000 d Pièce de jonction (J) Pièce sécrétoire (PS) Deux isotypes a 1 et a 2

35. IgA (2) Pièce de jonction 15 000 d Nombreuses cyctéines : pont disulfure entre les chaînes a ou m. Enzyme présente dans la membrane du Lymphocyte B : sulfhydryl oxydase Pièce sécrétoire Fortement glycosylée Synthétisée par les cellules épithélliales Facilite la sécrétion et protége de la dégradation

36. IgA dimérique

37. Sécrétion des IgA

38. IgM 10 % des Ig totales Première immunoglobuline sécrétée Monomérique, en tant que récepteur de surface du lymphocytes B Pentamérique dans le sérum PM 900 000 d

39. IgM pentamérique

40. IgM photographie microscopie électronique

41. IgE 2 à 5 % des Ig totales Réactions d’hypersensibilté immédiate PM 190 000 d Fortement glycosylées Réponse IL4 et IL13

42. Les différents types d’allergies

43. Hypersensibilité immédiate (type I) L’allergène : pollen, poussière, poils d’animaux, ingrédients alimentaires Trois phases : Sensibilisation Réaction Manifestation Mécanisme

44. Mécanisme de l’hypersensiblitéimmédiate de type I

46. Les médiateurset leurs effets Les médiateurs L’histamine L’ECF-A eosinophilic chemotactic factor of anaphylaxis NCF neutrophil chemotactic factor L’héparine Enzymes : trypsine, chymotrypsine, arylsulfatase Leucotriènes (LT C4, D4, E4) Prostaglandine (PGD, PGE et PGF2a) PAF (platelet activating factor) Les effets Vasodilatation périphérique Augmentation de la perméabilité capillaire Chimiotactisme des éosinophiles et neutrophiles Agrégation plaquettaire Contraction de certains muscles lisses (bronches)

48. IgD Concentration sérique très faible Récepteur de membrane du lymphocyte B Peu glycosylée, sensible à la protéolyse

49. Tutoriel Visualisation tridimensionnelle des immunoglobulines : http://www.umass.edu/molvis/bme3d/materials/jmoltuts/antibody/contents/contents.htm

50. Plan Introduction Structure et composition Fonctions effectrices Différentes classes Déterminisme antigénique Isotypie Allotypie Idiotypie Parties variables Gènes codant pour les immunoglobulines Ingénierie

51. Déterminismeantigénique des Ig Isotypie Portée par les parties constantes des chaînes lourdes et légères des Ig L’isotypie distingue les espèces Allotypie Portée par les parties constantes des chaînes lourdes et légères Disntingue les individus au sein d’une même espèce Idiotypie Portée par les parties variables des chaînes lourdes et légères Distingue la spécificité antigénique

53. Isotypie

54. Allotypie

55. Allotypie Variation allélique des régions constantes des Ig Mise en jeu de gènes codominants autosomals, transmission Mendellienne. Il y a des allotypes sur les chaines ?, a, et ? Les allotypes Les allotypes peuvent conférer quelques avantages biologiques vis à vis de certains agents infectieux.

56. IgG (3)

57. Exemple d’allotype

58. Exemple d’allotype

59. Quelques allotypes humains

60. Allotypie et infection Des enfants avec l’allotype G2m(23) présentent une meilleure immunité vis à vis de H.influenzae type B, que ceux ne portant pas cet allotype. L’allotype Km(1) est plus efficace que les autres sur les chaines kappa Ambrosino, et al. 1985, J. Clin. Invest. 75:1935; Granoff, et al. 1986, J. Inf. Dis. 154:257.

61. Idiotypie

62. Définition Idios, du grec unique, unique pour un anticorps pour une spécificité Ce sont des épitopes de la région variable Procure un mécanisme naturel de régulation du taux d’anticorps Les anticorps anti id, sont impliqués dans la régulation de la synthèse des anticorps

63. Les parties variables Kabbat et Wu introduisent l’indice de variabilité : mesure du degrés de variabilité 3 régions hypervariables sur la chaine L et sur la chaine H. (CDR H et CDR L) Ce sont les zones de contact avec les épitopes Les CDR complementarity determining region

64. Indice de variabilité Le rapport du nombre des différents aa à une place donnée divisé par la fréquence de l’acide aminé le plus représenté à cette place A la position 7, le séquençage de 63 chaines L, 4 acides aminés sont trouvés à cette position. La sérine apparait 41 fois, la fréquence est donc 41/63=0,65.L’indice de variabilité est donc de4/0,65 = 6,15.

65. Parties variables

66. Sites de liaisons antigène

67. Le site de fixation 3 boucles hyper variables (CDR) de la chaîne lourde (CDRH1-3) 3 boucles hyper variables de la chaîne légère (CDRL1-3)

68. ScFv

69. Expérience de Oudin

70. Schéma d’un paratope

71. Anticorps anti idiotype

72. Plan Introduction Structure et composition Fonctions effectrices Différentes classes Déterminisme antigénique Gènes codant pour les immunoglobulines Généralités Principe Les gènes morcelés Les chaines légères Les chaines lourdes Commutation de classes Diversité somatique Synthèse Ingénierie

73. Génétique desimmunoglobulines Extrême diversité antigénique Nombre « infini » d’anticorps Nombre « infini » de gènes Adaptation de l’organisme Tous les anticorps ne sont pas synthétisés en même temps Réarrangement génétique Théorie germinative : 1 gène distinct pour chaque chaine d’immunoglobuline, le répertoire est héréditaire Théorie somatique : nombre limité de gènes, modification dans la cellule B au cours de la vie de l’individu Sélection clonale

74. Sélection clonale

76. Principes Les parties variables et constantes sont codées par des gène différents Le nombre de gènes C est plus limité que le nombre de gènes V Les chaînes lourdes et légères sont codées par des gènes différents Les gènes des mêmes parties VH peuvent s’associer à des gènes CH différents Même idiotypie, mais isotypie différente

77. Gènes codant pour les immunoglobulines

78. Les gènes morcelés

79. Les gènes morcelés

80. Les chaînes légères

81. Réarrangementmécanisme (2)

82. Gènes des chaînes lourdes

84. Commutation de classe

85. Diversité somatique

86. Cas des mIgM

87. Cas des IgM sécrétées

89. Nombre de réarrangement

90. Plan Introduction Structure et composition Fonctions effectrices Différentes classes Déterminisme antigénique Gènes codant pour les immunoglobulines Ingénierie Anticorps monoclonaux Anticorps bispécifiques Les anticorps conjugués Anticorps catalytiques Anticorps Coliclonaux ou recombinants

91. Les anticorps monoclonaux

93. Les anticorps bispécifiques

94. Principe Deux paratopes dirigés contre deux antigènes différents. Bispécifique, monovalent Obtention par voie chimique Agent de liaison chimique Par manipulation cellulaire Technique des hybridomes : très faible rendement Par recombinaison génétique modification de Fv ou de ScFv oligomérisation de domaine d ’immunoglobulines oligomérisation de domaines non immunoglobulines

95. Obtention par voie chimique Anticorps bispécifique Anti IgG de souris Anti peroxydase Monovalent Couplage avec un réactif de la famille des maléimides Spécifique des fonctions thiols

96. Obtention par génie génétique Bispécifiques diabodies Liaison des parties variables des chaînes lourdes et légères d ’une Ig. Croisement des chaînes lourdes et légères des deux anticorps Le linker est constitué de 5 acides aminés ou moins. RBS site de liaison aux ribosomes

97. Les immuno toxines

99. Les anticorps catalytiquesabzymes 1940 Linus Pauling Abaissement de la barrière énergétique par les enzymes 1960 W. Jencks Production d’anticorps dirigés contre un haptène qui mime l’état de transition 1970 Köhler et Milstein Production des anticorps monoclonaux 1986 B. Green, R.A. Lerner , P.G. Schultz Activité hydrolytique d’un anticorps 2000 J.D. Stevenson & N.R. Thomas Production d’anticorps catalytiques

100. Anticorps dirigés contredes analogues d'état de transition Immuniser un animal avec une molécule stable, mimant l'état de transition de la réaction chimique que l'on veut catalyser Réactions catalysées hydrolyse de liaisons chimiques (esters, carbonates, amides, phosphates…) synthèse de molécules (esters, amides, additions de Diels-Alder,…) Isomérisation Décarboxylation oxydo-réduction utilisation médicale ou industrielle

102. L'approche des anti-idiotypes :de l'enzyme à l'abzyme Théorie du réseau idiotypique Jerne (1974) Réactions catalysées : Estérification amidasique

103. Anticorps catalytiques " naturels " Sérum de malades atteints de différentes pathologies asthme : activité protéase contre le peptide vasoactif intestinal (VIP) lymphomes multiples : protéine de Bence-jones Thyroïdite d'Hashimoto : activité protéasique lupus érythémateux : hydrolyse de l'ADN

104. Métalloabzymes et Hémoabzymes Peroxydase 1989 hydrolyse d'une liaison Glycine-Phénylalanine Induction d’un site de complexation d'un métal l'oxydation énantiosélective de différentes molécules

105. Applications industrielleset médicales Anticorps à activité aldolase (Aldrich Chemical Group) Med-Immune (Gaithersburg, MD, USA) Advanced Biotech Ltd. (Ariel, Israël) Prolifaron (San Diego, CA, USA) Synthèse d'une nouvelle molécule anticancéreuse : l'EpothiloneA Novartis (Suisse) Bristol-Myers Squibb (USA) Drug masking Hydrolyser la cocaïne, Columbia University et Ixsys Inc Traitement d’overdose et d’addiction Traitement des infections par des bactéries gram-négatives, Advanced Biotech Activité protéase spécifique : traitements antiviraux, vaccins.

107. Les anticorps coliclonaux

108. Références internet http://www.wiley.com/legacy/products/subject/life/immuno/index.html http://www.whfreeman.com/immunology/CH05/igg-overview.htm http://www.whfreeman.com/immunology/INDEX.HTML http://www.whfreeman.com/immunology/INDEX.HTML http://www.path.cam.ac.uk/~mrc7/mikeimages.html Protein Explorer page d’accueil http://www.umass.edu/microbio/chime/pe_beta/pe/protexpl/frntdoor.htm http://www.utc.fr/~friboule/abzyme.htm