INFECTIOUS DISEASE

IMMUNOLOGIE – CHAPITRE CINQ
STRUCTURE ET FONCTION DES IMMUNOGLOBULINES - ANTICORPS
Isotypes, Allotypes et Idiotypes
 

Gene Mayer, Ph.D.
Emertius Professor of Pathology, Microbiology and Immunology
University of South Carolina

Denis Hudrisier, Ph.D.
Centre national de la recherche scientifique (CNRS) · Institute of Pharmacology and Structural Biology
Université de Toulouse

 

OBJECTIFS DU COURS
Expliquer les bases structurales des isotypes, allotypes et idiotypes d’immunoglobulines
Décrire quelques utilisations des isotypes, allotypes et idiotypes

MOTS-CLÉS
Isotype
Allotype
Idiotype
Allèles co-dominants
Exclusion allélique
 

ISOTYPES

Définition

Les isotypes sont des déterminants antigéniques qui caractérisent les classes et les sous-classes de chaînes lourdes ainsi que les types et sous-types de chaînes légères. Si des IgM humaines sont injectées à un lapin, le lapin reconnaitra ces déterminants antigéniques sur les chaînes lourdes et légères et produira des anticorps dirigés contre ces déterminants Si cet antisérum est adsorbé sur des IgG humaines les anticorps dirigés contre les déterminants de chaînes légères et de chaînes lourdes partagés par les IgM et les IgG seront éliminés et l’antiserum adsorbé obtenu réagira uniquement avec les IgM humaines. En effet les anticorps réagiront uniquement contre les régions constantes de la chaîne μ. Les anticorps dirigés contre la région variable sont rares : ceci est certainement dû au fait que seules quelques copies de chaque régions variables différentes sont représentées dans les IgM et que l’immunisation n’est pas suffisamment efficace. Les déterminants reconnus par ces anticorps sont appelés déterminants isotypiques. Chaque classe, sous-classe, type ou sous-type d’immunoglobuline possède son jeu unique de déterminants isotypiques.

Localisation

Les isotypes de chaînes lourdes sont retrouvés sur la portion Fc de la région constante de la molécule ; les isotypes de chaîne légère sont retrouvés dans la région constante CL de cette chaîne. La localisation des déterminants isotypiques est illustrée dans la Figure 1.
 

Occurrence

Les isotypes sont retrouvés chez TOUS les individus NORMAUX d’une espèce. Le préfixe Iso signifie identique chez tous les membres de l’espèce. Certaines personnes, présentant des déficits immunitaires, peuvent ne pas exprimer un ou plusieurs isotypes mais les individus normaux les expriment tous.

Importance

Les anticorps dirigés contres les isotypes sont utilisés pour quantifier les différentes classes et sous-classes d’immunoglobulines dans des pathologies données, pour caractériser des leucémies B et pour le diagnostique de diverses immunodéficiences.

ALLOTYPES

Définition

Les allotypes présentent des déterminants antigéniques sont les produits de formes alléliques différentes des gènes d’immunoglobuline. De subtiles différences dans les séquences en acides aminés des chaînes lourdes et légères entre plusieurs individus sont à la base de différents allotypes. Même si, en général, des allotypes différents sont définis par des variations de plusieurs acides aminés, un seul acide aminé différent peut former un déterminant allotypique.
Les différences allotypiques peuvent être détectées en utilisant des anticorps dirigés contre des déterminants allotypiques. Ces anticorps peuvent être obtenus en injectant les immunoglobulines d’une personne à une autre personne. En pratique, toutefois, les antisérums anti-allotypes sont obtenus à partir de femmes ayant eu des grossesses multiples ou de personnes ayant reçu des transfusions sanguines ou encore de patients atteints de polyarthrite rhumatoïde.

Localisation

Chez les êtres humains, les différences allotypiques sont localisées dans les régions constantes des chaînes lourdes et légères comme illustré dans la Figure 2.

Occurrence

Les allotypes individuels sont trouvés chez chaque individu d’une espèce. Tous les allotypes ne sont pas représentés chez un individu donné de l’espèce. Le préfixe Allo signifie différent entre différents individus d’une espèce.

Allotypes d’immunoglobulines humaines

Nomenclature
Les allotypes d’iimmunoglobulines humaines sont nommés sur la base des la chaîne, lourde ou légère, sur laquelle ils sont localisés. Ainsi, un allotype localisé sur un chaîne lourde Gamma 1 s’appellera G1m(3). Un allotype présent surune chaîne légère Kappa s’appellera : Km(1). La Table 1 récapitule quelques allotypes humains.
 

Génétique

Génes autosomaux co-dominants
Les allotypes constitués par des variations d’acides aminés à une même position des chaînes lourdes ou légères (exemple G1m(3) et G1m(17) ou Km(1) and Km(3) sont le résultats d’allèles hérités de gènes autosomaux co-dominants.
 

Exclusion allélique
Bien que chez un hétérozygote, les deux allèles sont exprimés, chaque molécule d’immunglobuline portera un seul allotype. Chaque lymphocyte B ne peut exprimer qu’un seul allèle. Ce phénomène est appelé « exclusion allélique ». Les allotypes représentés par les variations d’acides aminés à différents endroits dans la molécule (par exemple, G1m(1) et G1m(17)) peuvent être cumulés dans la même molécule.

Exemple : chez un individu G1m(1,17) les deux allotypes seront portés sur la chaîne lourde
 

Importance

• Suivi des greffes de moëlle osseuse
  Dans les greffes de moëlle osseuse qui présentent un allotype chez le donneur différent de celui du receveur, cet allotype peut être utilisé pour suivre la greffe.

• Médecine légale
  Les allotypes Km et Gm sont détectables dans le sang et le sperme et sont utilisés en médecine légale.
   

• Test de paternité
  Les allotypes d’immunoglobulines sont l’une des caractéristiques qui peuvent être utilisés pour résoudre des affaires légales impliquant des recherches de paternité.
   

 

IDIOTYPES (Id)

Définition

Ce sont des déterminants antigéniques uniques présents individuellement sur des molécules d’anticorps ou partagés par différentes molécules d’anticorps ayant la même spécificité antigénique (c’est à dire exactement les mêmes régions hypervariables).

Les déterminants antigéniques formés par le site de liaison de l’anticorps sont appelés idiotypes et les anticorps générés contre les idiotypes sont appelés anticorps anti-idiotypiques. Les idiotypes sont donc les déterminants antigéniques créés par les régions hypervariables de l’anticorps et les anticorps anti-idiotypiques sont ceux dirigés contre les régions hypervariables de l’anticorps.

Pour comprendre ce que sont les idiotypes, il est utile de comprendre comment ils sont détectés.
 

DNP-BSA		Souche A		Anticorps anti-DNP
Anticorps dirigé contre le site de liaison de l’anticorps avec le DNP		Souche A		Anticorps anti-DNP purifié
Un antigène, dans ce cas, l’haptène dinitrophenol (DNP) est injecté à une souris (sous une forme haptène-porteur, DNP-BSA) et des anticorps anti-DNP sont obtenus. Ces anticorps peuvent être purifiés à homogénéité et sont alors injectés à une autre souris de la même espèce. Les plupart des épitopes présents sur l’anticorps injecté seront détectés comme du « soi » ; toutefois les épitopes qui forment le site de liaison de l’anticorps au DNP (on appelle ces épitopes particuliers « idiotopes », un terme peu utilisé et interchangeable avec idiotype) seront perçus comme étrangers chez la seconde souris dans la mesure où cette souris n’a pas été injectée par le couple DNP-BSA. Cette seconde souris générera seulement des anticorps dirigés contre les idiotopes de l’anticorps purifié anti-DNP : les anticorps ainsi obtenus seront les anti-idiotypes. Les déterminants antigéniques formés par les régions hypervariables d’un anticorps sont les idiotypes.

Location

Les idiotypes sont localisés ru le fragment Fab des molécules d’immunoglobulines comme indiqué dans la Figure 3. Plus spécifiquement, on les retrouve au niveau des régions hypervariables des chaînes légères et des chaînes lourdes. Dans de nombreux cas, le déterminant antigénique réel (l’idiotype) peut aussi inclure quelques résidus de la région « framework » adjacents aux régions hypervariables. Les idiotypes sont habituellement des déterminants crées à la fois sur les l régions hypervariables des chaînes légères et lourdes même si parfois des idiotypes peuvent être retrouvées isolément sur l’une ou l’autre de ces chaînes.
 

Importance

• Marqueurs de région V
  Les idiotypes sont des marqueurs utiles de régions V particulières.
   

• Régulation des réponses immunes
  Il y a de fortes indications que les réponses immunes peuvent être régulées par les anticorps anti-idiotypiques dirigés contre nos propres idiotopes.
   

• Vaccins
  Dans certains cas, les anticorps anti-idiotypiques peuvent vraiment stimuler les cellules B et peuvent donc être utilisés comme des vaccins. Cette approche est actuellement utilisée pour immuniser contre des pathogènes hautement dangereux qui ne peuvent être utilisés sans dangers comme vaccins.
   

Vaccins anti-idiotypiques

 

• Traitement des tumeurs de cellules B
  Les anticorps anti-idiotypiques dirigés contre un idiotype présent sur les lymphocytes B cancéreux peuvent être utilisés pour tuer les cellules cancéreuses. La lyse intervient suite à la fixation du complément ou grâce à des molécules toxiques attachées aux anticorps.
   

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