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les immunoglobulines

Les immunoglobulines Les immunoglobulines sont des protines donc sont faites d'acide amin. Rappel : linjection, un animal, dun antigne va provoquer la fabrication par l'organisme de molcules de

 
10-24-2014, 01:53 PM #1
crazy dz
 
: Aug 2014
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Les immunoglobulines


Les immunoglobulines sont des protines donc sont faites d'acide amin.

Rappel : linjection, un animal, dun antigne va provoquer la fabrication par l'organisme de molcules de nature protique qui sont capables de se lier spcifiquement l'antigne qui a provoqu leur synthse et les protines qui sont dotes de cette fonction de reconnaissance spcifique sont les anticorps et, de faon plus gnrale, les immunoglobulines :terme qui nimplique pas que la spcificit soit connue (diffrence avec le terme danticorps). Les immunoglobulines sont diverses par leur fonction, leur spcificit vis--vis dun antigne mais elles possdent des structures gnrales communes. A la diffrence des autres protines, les immunoglobulines comprennent deux rgions distinctes porteuses de deux fonctions diffrentes :



1) une fonction de reconnaissance de l'antigne qui est exprime sur une rgion variable qui diffre dune immunoglobuline lautre et cette rgion semble pouvoir distinguer un nombre illimit dantigne.

2) la fonction effectrice exprime par une rgion constante indpendante de la fonction de reconnaissance. Cette fonction peut prendre diffrentes formes comme la fixation du complment, la possibilit ou non du passage transplacentaire ou tout simplement la fixation sur des tissus ou des cellules.



Les immunoglobulines se rpartissent en cinq groupes : IgG (gG), IgA (gA), IgM (gM), IgD (gD) et IgE (gE).



Structure gnrale : tudie par diffrentes mthodes chimiques et biochimiques .

Lestimation du nombre de polypeptides par le nombre de groupement NH2 libres, dtermination du nombre de S, clivage enzymatique, cristallographie, spctrophotomtrie...



Schma actuel des immunoglobulines  ttrapolypeptide avec des polypeptides identiques deux deux. Deux polypeptides lgers de poids molculaire 22 000 Da qui sont toujours identiques pour une mme immunoglobuline mais qui peuvent porter deux spcificits antigniques diffrentes de type k et l. Il existe deux polypeptides lourds de poids molculaire compris entre 53 000 et 76 000 toujours identiques pour une mme immunoglobuline mais qui peuvent porter cinq spcificits diffrentes : g , a , m, d, e. ces sont ces spcificits qui dterminent les classes (g pour les IgG, a pour les IgA ....). Les immunoglobulines renferment, en plus, entre 2 et 12 % de glucides et lftude en acides amins a pu se faire grce aux immunoglobulines monoclonales qui sont scrtes en abondance lors de certains cancers, l'immunoglobuline monoclonale est limine dans les urines ce qui permet leur dosage.



1) les immunoglobulines G



Les IgG forment le modle de base : ce sont les plus importantes (en quantit) dans le srum normal humain. Elles peuvent reprsenter jusqu 90 % de toutes les immunoglobulines.



Structure des IgG : technique dtude ( page 1) :



1) par rduction faible au moyen de thiol qui coupe les liaisons SS qui vont se transformer en SH : avec la coupure en milieu chlorhydrique de pont dissulfure et on obtient deux molcules identiques deux deux chacune possdant une chane lourde et une chane lgre. Par rduction forte il y a coupure de l'immunoglobuline en quatre molcules : deux grosses molcules identiques et deux petites molcules  prsence de chane polypeptidique.

2) clivage enzymatique : il se fait au moyen denzymes protolytiques comme la papane, la trypsine et la pepsine. Avec la papane on obtient trois fragments dont deux sont identiques quon appelle les fragments Fab (ils sont encore capable de se fixer l'antigne) et un segment isol : le fragment Fc (cristallisable). Si on poursuit la rduction en prsence dure 8M  la sparation des fragments Fab  deux chanes lgres et deux fragments identiques : les fragments Fd. Avec toutes ces mthodes dtude et de coupure, on peut dterminer lenchanement en acide amin  structure gnrale de lIgG avec deux chanes lourdes et deux chanes lgres avec les parties N-term toutes diriges du mme ct et les C-tzerm diriges du mme ct.

Avec la pepsine, on obtient un seul gros fragment capable de fixer et de neutraliser l'antigne. Avec la trypsine on obtient une coupure au niveau de l'arginine ou de la lysine ce qui va provoquer la libration de petits peptides que l'on va pouvoir tudier sparment.



Figure 1 : structure gnrale de l'immunoglobuline G



Analyse de la squence en acides amins :



Lenchanement est parfaitement connu grce un malade atteint dune maladie de Waldenström = cancer des cellules sanguines et ces cellules (les plasmocytes) scrtent une immunoglobuline monoclonale (quantit dimmunoglobuline toujours identique).

Il existe sur chaque chane une partie de structure constante et une partie de structure variable. La partie constante est not C et la partie variable V. pour la chane lgre, CL et VL et pour les chanes lourdes CH et VH . On peut tre plus prcis puisquon sait quon a deux types de chanes lgres (l et k)  C l et C k , V l et V k .

La chane lgre comporte 214 acides amins et la squence est connue depuis 1965. LAcide amin 214 tant une cystine.. Chez lhomme, le type k reprsente 65 %. Cette chane lgre comporte une partie constante : la partie C-term. Elle est compose de 106 116 acides amins. En ce qui concerne la chane lgre type k, les acides amins sont toujours les mme sauf pour les acides amins 153 et 191 qui dterminent le caractre Inv spcifique (figure 2). Il existe, en plus, un pont dissulfure intracatnaire (dans la chane) qui se situe entre deux cystine en 134 et 194. La prsence de ponts dissulfures tmoigne de la prsence de cystine. LAcide amin est lui aussi une cystine et cest lui qui va former le pont dissulfure qui va relier la chane lgre la chane lourde. On parle alors de ponts intercatnaires.



Pour les chanes de type l, la partie constante comporte aussi 214 acides amins, un pont intracatnaire se situe entre les cystine en 135 et 194 et la liaison intercatnaire se trouve sur lacide amin 213. LAcide amin 214 tant une srine. Cette srine est responsable de la diffrence dantignicit, elle caractrise la diffrence entre les l et les k. Sur un enchanement dune centaine dacides amins, une seule diffrence  changement de spcificit.



La partie variable de ces chanes lgres est une zone trs htrogne mise en vidence par lectrophorse sur gel damidon. Il existe une variabilit entre chaque chane lgre de diffrentes espces mais il existe aussi, des diffrences entre chanes lgres dun mme individu. Cette variabilit nintresse pas tous les acides amins de la chane. Certains restent constants quelle que soit limmunoglobuline. Certains acides amins ne possdent que deux possibilits mais il existe des zones hypervariables (surtout trois situs entre les acides amins 25 35, 52 55 et 89 96)  page 3. La partie variable entire comporte 108 acides amins, un pont intracatnaire entre lacide amin 23 et le 88 pour les chanes de type k, et un pont intracatnaire entre lacide amin 21 et 86 pour les chanes l.



Les chanes lourdes des IgG : elles possdent 440 446 acides amins soit le double des chanes lgres. On y trouve une zone variable N-term et trois zones constantes C-term. La partie constante C-term ( page 4) porte les dterminants antigniques spcifiques de chaque classe dimmunoglobuline. Pour les IgG, elle comporte la spcificit g. Elle porte aussi les caractres allotypiques. Cest ce niveau que lon retrouve les structures qui correspondent aux activits biologiques. Les chanes lourdes sont relies entre elles par des ponts dissulfures qui se situent au niveau de la zone charnire et, suivant le nombre de ponts dissulfures intercatnaires on distingue quatre sous classes :



IgG1 avec deux ponts dissulfures.

IgG2 avec 4 ponts dissulfures.

IgG3 avec 5 ponts dissulfures.

IgG4 avec deux ponts dissulfures et deux ponts intracatnaires entre chane lourde et chane lgre (ce qui diffre de lIgG1).



La partie N-term de lIgG correspond strictement la partie variable de la chane lgre. Les IgG possdent 2 % de sucres, ce sont principalement des hexoses (galactose, mannose, fucose, glucosamine, acide cyalique). On admet gnralement, que les sucres sont ports par la chane lourde, il n'y a pas de sucre sur les chanes lgres. Les sucres sont condenss au niveau de la zone charnire (entre C1 et C2).



La structure : lIgG a deux types de fonctions trs spcialises. Une partie se combine avec lantigne : cest la partie situe sur le fragment Fab et lautre partie possde les autres proprits : le fragment Fc.

En ce qui concerne la combinaison avec lantigne, elle est spcifique et se situe lextrmit du fragment Fab. Intervention des acides amins N-term des chanes lourdes et lgres. Si on spare les chanes H et les chanes L, les chanes L nont plus aucune activit alors que les chanes H gardent leur activit mais plus rduite. Si on refait les ponts disulfures de la molcule, lactivit rapparat.

Les activits biologiques du fragment Fc : ce fragment Fc se comporte comme un antigne car il est porteur dune spcificit g puissante, et possde le site de fixation du complment ; a ce niveau, cest la fraction C1Q du complment qui permet la fixation de l'anticorps de l'immunoglobuline G. On a pu localiser ce site de fixation au niveau de la zone flexible donc pas loin des sucres. Ce mode de fixation se retrouve sur les IgG1, IgG2, IgG3 mais jamais sur IgG4. La fixation du complment ne se fait que limmunoglobuline est lie un antigne (jamais sur une immunoglobuline libre). Ce qui signifie que la fixation de lantigne au niveau des fragments Fab modifie la structure spatiale de limmunoglobuline et que cette modification dcouvre le site de fixation du complment. Autre activit du fragment Fc est le site de passage transplacentaire. Les structures placentaires de certaines espces laissent passer certaines immunoglobulines par un mcanisme de transport actif. Dans dautres espces, les immunoglobulines sont transmises par le coelostrome. Chez lhumain, seules les IgG peuvent traverser le placenta et les IgG2 ne passent jamais. Autre activit physiologique du fragment Fc est le site de fixation sur les tissus (les cellules), les immunoglobulines G2 ne peuvent pas se fixer sur les cellules. Ce phnomne est la base des ractions allergiques.



Le mtabolisme dune IgG : sa demi-vie est de 24 jours sauf pour lIgG3 o elle est de 6 jours. Donc pour avoir un taux sanguin peu prs constant, un organisme en synthtise 42 mg/kg/jour.



2. les immunoglobulines A



Ces immunoglobulines sont connues depuis longtemps (1954) mais leur intrt a pris un essor considrable depuis la dcouverte des IgA scrtoire qui ont un rle prpondrant dans la dfense des muqueuses. Les IgA sont divises en deux groupes : les IgA sriques et les IgA scrtoires.



a. Les IgA sriques



Les IgA sriques fait appelle leur solubilit relative en prsence dions zinc (Zn2+). Ce sont des techniques dtude couples des mthodes de relarguage, chromatographie et lectrophorse sur gel  puret jamais parfaire contrairement aux IgG (obtenus partir de malades particuliers). Il y a deux sous dIgA : les IgA1 et les IgA2. Les IgA1reprsentent plus de 90% du total, ces immunoglobulines sont constitues de monomres sensiblement quivalent ceux des IgG. La diffrence va se situer aux niveau des chanes lourdes qui possdent une chaine de spcificit a, cest elle qui va donner les deux sous classes : a1 et a2. Ces chanes lourdes ont une extrmit C-term qui se termine par une tyrosine, lacide amin avant dernier (= subterminal) est une cystine. Trs souvent, la tyrosine est perdue et cest la cystine qui devient terminale, elle est capable de faire un pont dissulfure et de se combiner une autre molcule dIgA mais aussi avec dautres protines comme lalbumine et la mucine (mucus) et donc former des complexes. Schmatiquement, IgA est reprsente avec des chanes lgres lintrieure (=> page 5). Ces chanes L peuvent prendre deux positions : soit des liaisons intercatnaires, entre chane H et chane L, soit un pont intercatnaire entre les deux chanes L. Les IgA ont un poids molculaire de 72 000.



b. Les IgA scrtoire



Ils sont identifies dans le lait, le colestrum, la sa****, les larmes, dans les scrtions nasales, bronchiales, gnitales et gastro-intestinales et dans la bile. L'isolement et la purification se fait selon le mme principe que les IgA sriques mais cest un peu plus simple car dans les scrtions, on ne retrouve pratiquement que des IgA scrtoires. Ce sont des molcules beaucoup plus grosses : poids molculaire souvent suprieur 400 000. Il sagit de dimre (= association de deux immunoglobulines A sriques) relies entre eux par une pice scrtoire de nature protique. On peut retrouver des dimres forms de deux types dIgA cest--dire (A1,A1 et A2, A2 : ce sont des homodimres), on ne retrouve jamais A1,A2. On pensait au dpart quil existait une liaison entre deux radicaux SH de chanes lourdes des cystines terminale mais en ralit, il existe la pice J (jonction) situe entre les deux immunoglobulines A par leur fragment Fc pour les relier entre elles.



Analyse de la squence en acide amin : la chane lgre des IgA est peu diffrente de celle des IgG. Deux molcules formant le dimre portent le mme type de spcificit : soit k, soit l , il ny a jamais de mlange. La synthse se fait ltat de dimre et non pas d'unit spare. En ce qui concerne la chane lourde, elle porte des sucres : elles peuvent tre de deux types : a1 ou a2 et son poids molculaire total est denviron 65 000 Da. Si on retire les glucides son poids molculaire passe 52 000. Les chanes lourdes possdent aussi quatre zones :

une variable

trois constantes.

Le type a1 possde16 ou 17 cystines donc 7 sont facilement hydrolys, le type a2 seulement 14 16 et 5 sont facilement hydrolisable, on retrouve comme sucre le glucosamine. La disposition de ponts intracatnaires est la mme que chez les IgG et la disposition des ponts intercatnaires, chez les IgA a1, est la mme que chez les IgG2,3 et 4 mais le peptide charniere est plus long de 10 acides amins que celui des a2. Les glucide sont fixs par l'intermdiaire des groupement hydroxyle des srines et thronine.



La pice scrtoire : c'est une glycoprotine que lon retrouve dans les scrtions externes soit ltat libre, soit ltat li aux IgA scretoire. Cette pice est responsable de la majorit des dterminants antigniques des IgA scrtoires. 60 000 80 000. Elle possde 9 % de glucides et cest une chane polypeptidique qui se retrouve aussi bien, sous forme lie que libre. Cette chane possde des dterminants antigniques A1 et A2, aussi bien sous la forme lie que sous la forme libre. Il existe un autre dterminant C (pour configuration) prsent sur lIgA scrtoire et non pas sur la pice scrtoire libre. L'interet physiologique de la pice scrtoire est de rendre l'immunoglobuline A beaucoup plus resistant la protolyse.

La pice J nest retrouve que dans les polymres dIgA scrtoire et IgM, jamais sur les autres immunoglobulines, ni sur les formes libres. Elle a facilement t mise en vidence par llectrophorse. Elle a un poids molculaire compris entre 23 000 et 26 000. il y a une seule pice J par molcule d'immunoglobuline A et elle est de mme composition chimique et antignique chez les IgA et les IgM. On a montr quelles ne possdent pas de tryptophane, mais elle est riche en cystine.



Comment sont formes ces IgA scrtoires ? Page 4. Ces IgA sont scrtes par le plasmocyte directement sous forme de dimre et ces plasmocytes sont ceux des rgions sous muqueuses.

Toutes les immunoglobulines sont fabriques par les plasmocytes.

Les IgA seraient scrtes dans les cellules et traverseraient les membrane basale ; elles prennent leur pice scrtoire au passage, donc les pices sont synthtises au niveau des cellules muqueuses et des sous muqueuses. Si les cellules muqueuses ont un taux de pices scrtoires trop fort, a explique le fait quon les retrouve ltat libre dans les scrtions. On ne retrouve jamais de jonction dans les scrtions ltat libre.



Lorsqu'il y a scrtion, il y a des IgA et des IgG, si on prend le serum sanguin comme rfrence, on a IgA/IgG =1/6

scrtions de type 1 : ayant un rapport trs lvs ne possdant presque pas IgG => sa****, scrtion respiratoire

scrtions de type 2 : avec une prdominance IgA => bile, suc intestinal

scrtions de type 3 : avec un rapport identique celui du srum => scrtions vaginales, prostatiques, humeur aqueuse, liquide synovial, liquide lacrimal.

scrtions de type 4 : tres peu ou pas d'immunoglobuline A => liquidde amniotique



c. Activit biologique des IgA



anticorps, antigne. Les IgA ne fixent pas le complment,ne se fixe pas sur les tissus ,ne traversent pas la barrire placentaire et la demi-vie sanguine est de 6 jours le taux moyen est de 1.71 mg.mL-1 de sang. 50 100 mg d'immunoglobuline A par kilo et par jour sont produit par un organisme.



3. les immunoglobulines M



Les IgM sont des globulines dont le poids molculaire varie entre 800 000 et un million d'o le nom de macroglobuline.

Son tude est identique celle des autres immunoglobulines : mthode de rduction et de clivage. La rduction faible  libration de cinq sous units identiques de poids molculaire 185 000. Cette IgM est un polymre constitue de cinq units de base unies pour former un polymre. Si on fait une rduction forte en prsence d'un agent alkylant, on brise les ponts dissulfures intercatnaires et on obtient les chanes lourdes (PM=70 000) et lgres

(PM=22 000) constitutives de ces units : elles de type chanes lourdes qui possdent une spcificit m et des chanes lgres avec des spcificits l et k. parmi les , il y en a deux types : 1 et 2. Si la rduction est plus forte, on va scinder les ponts intercatnaires on met en vidence 5 boucles sur la chane lourde (1 variable et 4 constantes).

On peut faire un clivage enzymatique, avec la papane on obtient deux fragments de deux types diffrents principalement par leur taille : on obtient 10 fragments (par molcule complte) Fab de poids molculaire 60 000 qui est constitue dune chane lgre et dun fragment dune chane lourde et on obtient un fragment plus volumineux Fc 5, de poids molculaire 320 000 sur lequel sont fixs les sucres. Si on rduit ce fragment Fc 5, on obtient cinq morceaux de fragments Fc de type . Si on utilise la pepsine, elle va agir en deux tapes : en premier lieu, elle scinde lIgM en cinq fragments de grande tailles identiques qui correspondent deux fragments Fab et des rsidu de nombreux petit peptide. Et Dans un second temps, coupure au dessus des ponts dissulfures et on obtient 10 fragments de Fab .



La squence en acides amins : les chanes lgres sont identiques celles des autres immunoglobulines. Elles possdent une rgion N-term et une rgion C-term et chaque rgion possde une boucle et ces chane sont soit de type l, soit de type k. elles ont 542 acide amin au lieu de 446 chez les autres. On y trouve cinq ponts intracatnaires  possession, ainsi, dun domaine supplmentaire par rapport la chane g. Les deux chanes lourdes possdent entre elles, deux ponts intercatnaires , lun situ au milieu de la chane et lautre situ en bout de chane. Au niveau de la partie constante n3, il existe une cystine qui va pouvoir former un pont dissulfure soit directement avec un autre monomre d'immunoglobuline, soit avec un autre monomre par lintermdiaire dune pice J de jonction (la meme que celle des immunoglobuline scrtoires). Quelle va tre la configuration de cette immunoglobuline M?

En ce qui concerne Limmunoglobuline libre, quand il na pas fix lantigne, cest une structure extrmit amibode : les bras font environ 90 angström avec la papane les bras raccourcissent de 20 angström.

On peut supposer que puisque, limmunoglobuline a 5 bras, donc 10 parties anticorps, on sattend trouver une dizaines de molcules dantignes fixs. En ralit, la plupart du temps, on nen trouve que cinq qui correspondent des sites trs actifs. Les 5 autres ne se retrouvent pas car ils sont moins actifs. Autre hypothse : du fait du repliement de lIgM, il apparat un encombrement strique. Les deux solutions agissent en mme temps.



Activit biologique : 80% des IgM se retrouvent dans le systme circulant. Les IgM ont une activit anticorps trs forte vis--vis des antignes figurs comme les hmaties et les bactries. Cette activit des IgM est 150 fois plus forte que celle des IgG. Les IgM ont une activit antignique cause de leur fragment Fc. Les IgM fixent le complment mais uniquement quand les lantigne est fix l'anticoprs. Si, une cellule et un seul globule rouge est fix sur lIgM, le fait quil y ait un globule rouge fix va activer le complment  lyse et destruction de lhmatie. Les IgM ne se fixent pas sur les tissus, ne traversent pas la barrire placentaire et les IgM sont les premires immunoglobulines a tre synthtises pour luter contre une agression. Si on ne retrouve que lIgG, laffection est ancienne. La concentration srique se situe entre 0.6 et 3 mg/ml. Cette distinction est importante pour le dpistage de la rubole, toxoplasmose chez la femme enceinte.



4. les immunoglobulines D





Les IgD sont une nouvelle classe dimmunoglobuline dcouverte chez un malade atteint dun mlanome. Cette immunoglobuline ne ragissait avec aucune des autres mthodes qui caractrisent les IgA, IgG, IgM. Cette classe se retrouve au niveau des plasmocytes . Le taux srique est trs faible : 3,4 mg/mL. Ce taux srique est exprim par, dune part, une faible synthse mais surtout par une trs large diffusion dans tous les espaces lacunaires de lorganisme et, dautre part, la demi-vie est courte puisquelle est infrieur trois jours.

La structure de la chane lgre est identique celle les immunoglobulines G. La structure de la chane lourde est identique celle des monomres de lIgM. Seule la spcificit antignique est diffrente, elle est de type d. Ce sont des spcificits antigniques instables qui se coupent spontanment au dessus des ponts dissulfures en librant deux fragments Fab et un fragment Fc.



Proprits biologiques : leur rle danticorps mis en doute malgr sa structure et, on a toujours pas la preuve formelle de lintervention de ces IgD dans les phnomnes immunologiques. On peut voir une augmentation anormale de lIgD, chez un cas de lpre, tuberculose et d'ostomylite. Peu peu, on retrouv des IgD dirig contre le lait de vache chez un patient allergique au lait de vache. Elle on une action antigne donc elles ne fixent pas le complment, ne se fixe pas aux tissus et ne traverse pas la membrane placentaire.









5. les immunoglobulines E.



Les IgE ont ete decouverte en 1866, ont un poids molculaire de 90 000. Elles possdent 12 % de sucres. Les chanes lgres sont de types l ou k comme chez les IgG, les chanes lourdes sont de type e. Elles ont un poids molculaire de 76 000 et compte 550 acides amins. Elles possdent cinq ponts intracatnaires donc 7 domaines : un domaine variable et 6 constants. La partie Fc est donc beaucoup plus longue que chez les autres immunoglobulines. Cfest une molcule riche en cystine (on en compte 40),dont 19 sont regroupes dans des ponts dissulfures. Sur le plan biologique, ce sont des molcules doues de proprits anticorps, antigne, ne fixent pas le complment, ne traversent pas les barrires placentaires mais par contre se fixent sur les tissus. Ceci fest l leur principale proprit : ce sont des anticorps homocytotrope avec une fixation trs forte sur les basophiles et les mastocytes.

La fixation est tellement forte que la majorit de ces IgE sont fixes sur les tissus donc ne circule pas (0,25 mg/ml dans le sang => taux faible). Une fois fixes sur les cellules, la fixation de lantigne va provoquer une dgranulation des cellules avec libration massive d'histamine dans la circulation ce qui est le produits chimiques lorigine de ractions allergiques. Les IgE sont donc des tmoins des tats allergiques, ils sont responsible des fortes reactions allergique.
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