B2 · Glucides
Glycosylation, groupes sanguins et reconnaissance cellulaire
Expliquer comment les motifs glucidiques de surface servent de déterminants de reconnaissance cellulaire. Décrire les déterminants glucidiques du système ABO et les règles de compatibilité transfusionnelle qui en découlent.
Biochimie structurale et métabolique6 min de lecture15 QCM corrigés
Des glucides exposés à la surface cellulaire
La membrane plasmique porte des chaînes glucidiques liées à des protéines ou à des lipides. Ces chaînes sont presque exclusivement orientées vers le milieu extracellulaire. Cette asymétrie résulte de leur synthèse dans la lumière du réticulum endoplasmique et de l’appareil de Golgi, puis du retournement topologique associé à la fusion des vésicules avec la membrane plasmique.
Les structures détaillées des glycoprotéines et des glycolipides sont étudiées dans les fiches voisines ; ici, l’enjeu est de comprendre comment leurs chaînes glucidiques constituent des signaux moléculaires de surface.
La glycosylation est réalisée par des glycosyltransférases, enzymes qui transfèrent un ose activé sur une molécule acceptrice. Des glycosidases peuvent ensuite retirer certains résidus. La structure finale dépend donc :
- des enzymes exprimées par la cellule ;
- de leur localisation dans les compartiments de synthèse ;
- de la disponibilité des oses activés ;
- de l’ordre dans lequel les enzymes interviennent ;
- de l’accessibilité de la chaîne en cours de formation.
Contrairement à la séquence d’une protéine, une chaîne glucidique n’est pas synthétisée par lecture directe d’une matrice. Elle résulte d’un réseau de réactions enzymatiques. Deux cellules possédant le même génome peuvent donc présenter des profils glucidiques différents si elles n’expriment pas les mêmes glycosyltransférases.
Le glycocalyx, interface glucidique de la cellule
Le glycocalyx forme une interface entre la cellule et son environnement. Ses chaînes glucidiques sont ramifiées et peuvent différer par la nature des oses, leur ordre, leur anomérie et les positions des liaisons osidiques. Un nombre limité d’oses permet ainsi de produire une très grande diversité de structures.
Cette diversité constitue un code de surface. La cellule ne lit pas ce code dans son ensemble : des protéines de reconnaissance identifient des motifs glucidiques particuliers.
Les motifs glucidiques comme déterminants de reconnaissance
La reconnaissance dépend de plusieurs caractéristiques simultanées : identité de l’ose, configuration de la liaison osidique, position dans la chaîne et environnement tridimensionnel. Deux motifs contenant les mêmes oses peuvent donc ne pas être reconnus de la même manière si leurs liaisons diffèrent.
La liaison d’une lectine à un glucide isolé est souvent faible. Cependant, la membrane expose de nombreuses copies du même motif. Plusieurs liaisons peuvent alors se former simultanément, ce qui augmente fortement la stabilité globale de l’interaction : c’est l’avidité multivalente.
Les motifs glucidiques participent notamment :
- à l’identification du type et de l’état de différenciation d’une cellule ;
- aux interactions entre cellules ;
- à l’adhérence et à la migration cellulaires ;
- au tri et à l’adressage de certaines molécules ;
- à la distinction immunitaire entre structures compatibles et structures étrangères.
Le profil de glycosylation peut varier avec la différenciation, l’activation ou l’altération d’une cellule. Les glucides de surface ne sont donc pas de simples éléments structuraux : ils transmettent une information biologique accessible au milieu extracellulaire.
Les déterminants glucidiques du système ABO
Les antigènes du système ABO sont des motifs glucidiques terminaux portés par des glycoprotéines et des glycolipides membranaires. Ils sont présents à la surface des érythrocytes, mais également sur d’autres cellules et dans certains liquides biologiques.
Le précurseur H
La synthèse commence par une chaîne glucidique préexistante. Une fucosyltransférase ajoute un résidu de fucose en liaison sur un galactose terminal. Le motif obtenu est appelé antigène H.
L’antigène H sert de substrat aux enzymes déterminées par le gène ABO :
- l’allèle A code une glycosyltransférase ajoutant une N-acétylgalactosamine au motif H ;
- l’allèle B code une glycosyltransférase ajoutant un galactose au motif H ;
- l’allèle O produit généralement une enzyme inactive, de sorte que le motif H reste non modifié.
Les allèles A et B sont codominants : lorsqu’ils sont présents ensemble, les deux enzymes fonctionnent et les deux déterminants sont exprimés. L’allèle O est récessif par rapport à A et à B puisqu’il n’ajoute aucun nouveau résidu terminal.
Anticorps naturels et incompatibilité ABO
Un individu produit des anticorps dirigés contre le déterminant ABO qu’il ne possède pas :
- groupe A : anticorps anti-B ;
- groupe B : anticorps anti-A ;
- groupe AB : ni anti-A ni anti-B ;
- groupe O : anti-A et anti-B.
Ces anticorps sont dits naturels car ils apparaissent sans transfusion préalable. Leur formation est favorisée par l’exposition à des antigènes environnementaux dont certains motifs ressemblent aux déterminants ABO. Ils sont majoritairement de classe IgM et peuvent activer efficacement le complément.
Si des érythrocytes transfusés portent un antigène reconnu par les anticorps du receveur, les anticorps se fixent sur plusieurs cellules à la fois. Cette fixation provoque une agglutination, puis peut entraîner une destruction rapide des érythrocytes par activation du complément.
Transfusion de concentrés érythrocytaires
Pour transfuser des érythrocytes, il faut comparer les antigènes du donneur aux anticorps du receveur.
Ainsi, dans le seul système ABO, les érythrocytes O peuvent être transfusés à tous les groupes car ils ne portent ni antigène A ni antigène B. À l’inverse, un receveur AB ne possède aucun des deux anticorps et peut recevoir les quatre groupes de concentrés érythrocytaires.
Transfusion de plasma
Pour le plasma, le raisonnement est inversé : ce sont les anticorps du donneur qui ne doivent pas reconnaître les antigènes érythrocytaires du receveur.
Le plasma AB ne contient ni anti-A ni anti-B : il est donc compatible, du point de vue ABO, avec tous les receveurs. Cette propriété est l’inverse de celle observée pour les concentrés érythrocytaires.
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