Les antigènes - Notes de cours PDF

Les antigènes Dr AIT SI LARBI Médecin spécialiste en Immunologie Maître-Assistant Hospitalo-Universitaire Faculté de médecine d’Oran Etablissement Hospitalo-Universitaire d’Oran (EHUO) [email protected] 26.09.20...

Les antigènes Dr AIT SI LARBI Médecin spécialiste en Immunologie Maître-Assistant Hospitalo-Universitaire Faculté de médecine d’Oran Etablissement Hospitalo-Universitaire d’Oran (EHUO) [email protected] 26.09.2024  Définition Les antigènes sont des substances naturelles ou synthétiques capables d’induire une réponse immunitaire spécifique Parfois… défini comme « une substance reconnue par le système immunitaire. » Réponse humorale La reconnaissance de ces antigènes par le système Réponse cellulaire immunitaire Tolérance  Antigénicité VS Immunogénicité C’est la capacité d’un antigène à stimuler le système immunitaire pour le développement d’une réponse immunitaire efficace. La capacité d’un antigène à se combiner spécifiquement avec les effecteurs (TCR/BCR et/ou anticorps) par complémentarité structurale Les molécules immunogènes sont toutes antigéniques mais l’inverse n’est pas vrai. Les molécules dites « Haptènes » sont antigéniques et non immunogènes. Xénoantigène Antigène dont l’espèce est différente de celle de l’organisme immunisé. Sont des antigènes qui font parti d’une même espèce (cas des greffes). Allo-antigène Mais génétiquement différents, portés par un groupe d’individus. Auto-antigène Jumeaux vrais, individus syngéniques, antigène du soi. Les mitogènes Ce sont des substances capable d’induire la division cellulaire  mitose. Ils peuvent stimuler la prolifération de nombreux types de cellules. Ils sont souvent utilisés pour stimuler les lymphocytes. La Phytohémagglutinine (PHA), La concanavaline A (conA), Les Lipopolysaccharide (LPS), Le mitogène pokeweed (PWM). Les mitogènes Ce sont des substances capable d’induire la division cellulaire  mitose. Ils peuvent stimuler la prolifération de nombreux types de cellules. Sont souvent utilisés pour stimuler les lymphocytes. La Phytohémagglutinine (PHA), La concanavaline A (conA), Les Lipopolysaccharide (LPS), Le mitogène pokeweed (PWM).  Les superantigènes Sont des toxines de nature protéique, d’origine virale ou bactérienne. Les superantigènes se lient simultanément à la chaîne β du domaine variable (Vβ) d’un récepteur des lymphocytes T via la région hypervariable CDR4 (Complementarity-determining region 4) et à une molécule du CMH II. Ainsi, tout lymphocyte T qui utilise une chaîne Vβ particulière du TCR sera activé par un superantigène donné, ce qui entraîne l'activation d'un grand nombre de lymphocytes T. Chaque superantigène va se lier à un ensemble différent de régions Vβ. Cette interaction provoque une stimulation polyclonale des lymphocytes T, indépendamment de leur spécificité pour l’antigène peptidique présenté. La présence d'une quantité infime de superantigène dans la circulation provoque rapidement une augmentation des concentrations en cytokines IL2, TNF-alpha, IFN-gamma, jusqu'à des niveaux parfois très toxiques. Un superantigène va stimuler au mois 1000 lymphocytes de plus qu’un antigène ordinaire.  Haptène Une substance différente des constituants de l’organisme mais de faible masse moléculaire. Un haptène seul, n’est pas immunogène. Un haptène peut devenir immunogène après fixation à un porteur qui est le plus souvent une protéine.  Epitope Appelé aussi déterminant antigénique, Est une région de l'antigène (12-18 AA) reconnue par des récepteurs membranaires des lymphocytes : le BCR des lymphocytes B ou le TCR des lymphocytes T, ou par les anticorps. Certains épitopes sont plus reconnus que d’autres : on parle alors d’épitopes immunodominants. Classification des antigènes L’origine Antigènes naturels : les xénoantigènes, les alloantigènes et les autoantigènes. Antigènes synthétiques. Antigènes naturels modifiés Classification des antigènes La nature Les protéines Les haptènes Les polysaccharides. Les lipoprotéines. Les acides nucléiques. Les glycoprotéines. Classification des antigènes L’organisation Antigène soluble : Molécules libres en solution : protéines, polysaccharide, haptènes. Antigène particulaire : Ensemble d’antigènes cellulaires(GR, leucocytes, bactéries, virus, parasites…  Classification des antigènes La réponse immunitaire induite Ag thymo dépendants: des protéines Les plus nombreux; réponse classique (IgM, puis autre isotype),et mémoire Elle résulte d’une reconnaissance à la fois par les lymphocytes T et les lymphocytes B. Les Ag T dépendants représentent la majorité des Ag. Ag thymo indépendants Ag surtout polysaccharidiques (répétitifs), pas de "help" nécessaire. Un épitope polysaccharidique correspond à une zone de 5 à 6 sucres. En général la réponse immunitaire est faible, à IgM, sans production de cellules B mémoire (donc sans réponse secondaire). Ag thymo indépendants de type 1 comme les mitogène ou les LPS: stimulent les LB matures et immatures Ag thymo indépendants de type 2 :PS : stimulent les LB matures  Classification des antigènes l’immunogénicité Un antigène peut induire: Une réponse protectrice (immunogène),une réponse de type allergique (allergène), une absence de réponse (tolérogène). Antigènes immunogènes: Protéines hétérologues: d’origine infectieuse par exemple. Protéines allogéniques: Antigènes non immunogènes Substances du soi Substances syngéniques( jumeaux homozygotes): par identité structurale. Haptène C’est une petite molécule (< 10kD), de faible poids moléculaire, trop petite pour pouvoir déclencher une réaction immunitaire. Un haptène est donc antigénique mais pas immunogénique. Les haptènes peuvent être: Des sels de métaux lourds (Ni, Cr …), Des substances végétales, Des produits chimiques de synthèse (pesticides). Pour devenir immunogènes, doivent se lier à une protéine porteuse La molécule entière de l'Haptène Déterminant hapténique Une partie de l'association : haptène-porteur Le complexe porteur-haptène Haptène C’est une petite molécule (< 10kD), de faible poids moléculaire, trop petite pour pouvoir déclencher une réaction immunitaire. Un haptène est donc antigénique mais pas immunogénique. Les haptènes peuvent être: Des sels de métaux lourds (Ni, Cr …), Des substances végétales, Des produits chimiques de synthèse (pesticides). Pour devenir immunogènes, doivent se lier à une protéine porteuse La molécule entière de l'Haptène Déterminant hapténique Une partie de l'association : haptène-porteur Le complexe porteur-haptène STRUCTURE ET DETERMINANTS ANTIGENIQUES DES ANTIGENES Les Protéines représentent les molécules antigéniques les plus immunogènes. Complexités structurales (conformation I, II, III ou IV) Présence de plusieurs déterminants antigéniques portés par la même protéine. Antigènes thymo-dépendants (nécessite un apprêtement avant la présentation aux LTs). Dans le cas des antigènes polysaccharidiques : la succession de motifs saccharidiques similaires rend la molécule dépourvue de spécificité antigénique par l’absence de déterminant distincts. Ils sont le plus souvent thymo-indépendant. LES DETERMINANTS ANTIGENIQUES Les déterminants antigéniques sont des séquences d’AA de 12 a 15 AA qui sont maintenus en configuration appropriée par 10 a 20 autres AA. Ces séquences sont reconnues par les récepteurs des T et B et les anticorps. Pour les protéines globulaires … L'antigénicité est lié a la conformation spatiale (structure II, III) : l'exposition et l'accessibilité des déterminants antigéniques à la surface sont nécessaire pour leur expression. Les protéines possèdent plusieurs déterminants antigéniques a des degrés divers d'immunogénicité.  La reconnaissance Le lymphocyte B reconnaît un antigène à l’état Le lymphocyte T sont incapables de reconnaître natif : des protéines solubles, des protéines fixées des antigènes sous leur forme native et sont à des cellules ou à des virus et des incapables de reconnaître des antigènes polysaccharides. polysaccharidiques.  Antigène Ré po ns e Capture et phagocytose par les CPA OLP Présentation aux LTs et LBs Prolifération, différentiation puis production d'effecteurs et activation  Capture, processing, présentation de l’antigène Les antigènes exogènes, internalisés par phagocytose (ou endocytose), sont dégradés par divers enzymes hydrolytiques au sein de compartiments endocytaires acides. Au sein du RE, les molécules du CMH de classe II nouvellement formées s’associent avec la chaîne invariante (qui bloque la liaison des peptides endogènes). Les complexes CMH classe II-chaines invariantes sont ensuite dirigés vers les compartiments endocytaires où ils vont rencontrer les peptides issus des Ag exogènes hydrolysés  Capture, processing, présentation de l’antigène Le peptide issu de la chaîne invariante est délogé de la cavité de liaison au peptide, ce qui va permettre la fixation du peptide antigénique exogène. Les complexes peptide-CMH classe II sont ensuite transportés vers la membrane plasmique où ils seront reconnus par les lymphocytes T helper. Les cellules qui apprêtent et présentent les peptides antigéniques associés aux molécules de classe II du CMH sont appelées cellules présentatrice d’antigène (CPA). Trois types cellulaires sont classés comme CPA : Cellules dendritiques, Lymphocytes B, Macrophages.  Capture, processing, présentation de l’antigène Les antigènes endogènes (protéines tumorales, virales) sont dégradés en peptides dans le cytosol par un gros complexe enzymatique appelé protéasome. Les peptides antigéniques qui en résultent sont transportés dans le réticulum endoplasmique (RE) où ils s’assemblent aux molécules du CMH de classe I. Les complexes peptide-CMH classe I sont ensuite transportés du RE vers la membrane plasmique où ils seront reconnus par les lymphocytes T cytotoxiques.  Les déterminants antigéniques Séquentiels Conformationnels Sont exprimés a la surface des CPA après étape de processing. Ce sont de gros segments de la protéine qui font Ils dépendent strictement de la nature et de l'ordre intervenir la structure spatiales du déterminant. des AA. Ces déterminants antigéniques sont reconnu par les Sont reconnus par les structures de reconnaissance LBs des LTh et les LyB (sans processing). Répartition de l’Ag dans l’organisme selon la voie de pénétration VOIE DE PENETRATION IV RATE IM RATE & GANGLIONS VA BALT SC/ID GANGLIONS VO GALT  PROPRIETES FONCTIONNELLES DES ANTIGENES IMMUNOGENICITE Antigénicité C’est le pouvoir des effecteurs a lier spécifiquement C’est la capacité d’un antigène à stimuler le système l’antigène contre le quel il sont produits. immunitaire et induire une réponse qui se traduit par la production d’effecteurs (LT, LB, Ac). L’antigénicité est d’autant plus élevée que les effecteurs L’immunogénicité est exercée sur les LT inducteur se lient avec une précision optimale avec les antigènes d’amplification des LB et LyTc, autant l’amplification est stimulants, cette spécificité est altérée ou annulée si la importante autant l’antigène est plus immunogène. structure de l’antigène est changée. Les molécules résistantes à l’apprêtement sont de mauvais immunogènes Elle définit par une complémentarité structurale donné Les molécules solubles = peu immunogènes (moins bien entre l’antigène et la structure de reconnaissance mais phagocytées) n’exclu pas l’apparition de réactions croisées. Quels sont les facteurs influençant l’immunogénicité ?  Les facteurs influençant l’immunogénicité L’exogénicité Les facteurs influençant l’immunogénicité Le poids moléculaire Les antigènes entre 5 et 10 kD sont peu immunogènes La PM optimal est de 100 kD Il existe le plus souvent une corrélation entre la taille d’un antigène et son immunogénicité. Le pouvoir immunogénique est en général, d’autant plus fort que la masse moléculaire est plus élevée Les facteurs influençant l’immunogénicité Taux d’antigène administré Une dose insuffisante (trop faible) d’antigène tout comme une dose exagérée (trop forte) n’entraînera pas de réponse immunitaire et peut même induire un état de tolérance. la réintroduction de l’antigène ne suscite pas de réponse secondaire. Les facteurs influençant l’immunogénicité La voie d'Inoculation Sur la peau : +/- SC : +++++ IM : ++++ IV : + Per OS : +/- Les facteurs influençant l’immunogénicité Composition et hétérogénéité chimique Les protéines constituent les meilleurs immunogènes. Les lipides et beaucoup de molécules de nature diverse peuvent se comporter comme des haptènes.  Les facteurs influençant l’immunogénicité L’utilisation d’adjuvants Les adjuvants sont des substances non immunogènes capables d’augmenter l’immunogénicité d’un antigène sans intervenir sur sa spécificité. Agissent en: Augmentant la durée de vie de l’antigène donc le temps de contact avec les cellules impliquées d’où l’augmentation des chances de réponse. Favorisant la capture de l’Ag par une CPA Stimulant la réponse inflammatoire qui attire et active les CPA Augmentant les signaux de co-stimulation. Il existe trois catégories d’adjuvants: a) Les adjuvants minéraux: comme l’hydroxyde d’alumine b) Les adjuvants huileux: utilisables uniquement en expérimentation animale. Le plus utilisé est l’adjuvant incomplet de FREUND, c) Les adjuvants bactériens: comme les endotoxines bactériennes  PROPRIETES FONCTIONNELLES DES ANTIGENES IMMUNOGENICITE Antigénicité C’est le pouvoir des effecteurs a lier spécifiquement C’est la capacité d’un antigène à stimuler le système l’antigène contre le quel il sont produits. immunitaire et induire une réponse qui se traduit par la production d’effecteurs (LT, LB, Ac). L’antigénicité est d’autant plus élevée que les effecteurs L’immunogénicité est exercée sur les LT inducteur se lient avec une précision optimale avec les antigènes d’amplification des LB et LyTc, autant l’amplification est stimulants, cette spécificité est altérée ou annulée si la importante autant l’antigène est plus immunogène. structure de l’antigène est changée. Les molécules résistantes à l’apprêtement sont de mauvais immunogènes Elle définit par une complémentarité structurale donné Les molécules solubles = peu immunogènes (moins bien entre l’antigène et la structure de reconnaissance mais phagocytées) n’exclu pas l’apparition de réactions croisées. RELATION ENTRE LA STRUCTURE DE L'ANTIGENE ET LA NATURE DE LA R.I INDUITE Structure de l’antigène La réponse peut être La réponse peut être thymo-dépendante thymo-indépendante. Selon la structure de l'antigène, la réponse peut être thymo-dépendante ou thymo-indépendante. 1. Antigène thymo-dépendant: Principalement des protéines. Ces antigènes ne peuvent stimuler la R.I qu'après leur phagocytose par les CPA et présentation aux Th. De nature protéique, peu répétitif et facilement dégradables dans les phagolysosomes. 2. Antigène thymo-indépendant: Structure macromolécule, répétée, ordonnée. Ils sont captés par les CPA, adhèrent à la surface de ces cellules et seront présentés sous leur forme native, les LB via leur BCR vont reconnaître ces motifs et la R.I peut alors débuté. Sont des métabolites difficilement catabolisés avec persistance au niveau des CPA et OLP (Lipopolysaccharides (LPS), Polysaccharide soluble; Polymère synthétique..). Applications… Thérapeutique.. Immunologie fondamentale.. Immuno-diagnostics..  Je vous remercie ! Lectures conseillées : Ainsi que : - Janeway's Immunobiology 9th Edition by Kenneth Murphy (Author), Casey Weaver (Author) - https://www.roitt.com/ - Immunology, 8th Edition – ISBN : 9780702050282 Dr AIT SI LARBI.