B2 · Acides aminés et protéines
Immunoglobulines et reconnaissance antigénique
Décrire l'architecture d'une immunoglobuline, ses domaines constants et variables et ses classes. Expliquer l'interaction antigène-anticorps et le principe de la présentation antigénique par le complexe majeur d'histocompatibilité.
Biochimie structurale et métabolique6 min de lecture15 QCM corrigés
Organisation générale d’une immunoglobuline
Une immunoglobuline possède une structure quaternaire symétrique en forme de Y. Elle est constituée de quatre chaînes polypeptidiques :
- deux chaînes lourdes identiques, dites chaînes H ;
- deux chaînes légères identiques, dites chaînes L.
Les chaînes sont unies par des ponts disulfure interchaînes. D’autres ponts disulfure, intrachaînes, stabilisent chaque domaine. Les chaînes légères sont de type ou , sans conséquence sur la classe de l’immunoglobuline.
Chaque chaîne est organisée en domaines immunoglobuliniques. Un tel domaine correspond à une structure compacte formée principalement de feuillets , stabilisée par un pont disulfure. Cette organisation illustre le lien entre structure tertiaire locale et fonction de reconnaissance.
Régions variables et constantes
L’extrémité aminoterminale de chaque chaîne porte un domaine variable :
- pour la chaîne lourde ;
- pour la chaîne légère.
L’association de et forme un site de reconnaissance de l’antigène. Une immunoglobuline possède donc deux sites identiques. La variabilité ne concerne pas uniformément tout le domaine : elle est particulièrement forte dans des boucles appelées régions hypervariables, qui entrent directement en contact avec l’antigène.
Le reste de chaque chaîne correspond à des domaines constants. La chaîne légère possède un domaine constant . La chaîne lourde en possède plusieurs, notés successivement , , et, dans certaines classes, .
Fragments fonctionnels Fab et Fc
Une immunoglobuline peut être décrite selon deux ensembles fonctionnels :
- les deux fragments Fab, portés par les bras du Y, contiennent chacun un site de liaison à l’antigène ;
- le fragment Fc, formé par les domaines constants des chaînes lourdes, détermine les propriétés effectrices de l’anticorps.
La région Fc peut être reconnue par des récepteurs cellulaires et par certaines protéines plasmatiques. Ainsi, la région variable détermine ce qui est reconnu, tandis que la région constante détermine en grande partie les conséquences de cette reconnaissance.
Classes d’immunoglobulines
La classe, ou isotype, dépend de la nature de la chaîne lourde constante. Il existe cinq classes principales : IgG, IgA, IgM, IgD et IgE.
Le changement de classe modifie la région constante de la chaîne lourde sans modifier nécessairement le paratope. Un anticorps peut donc conserver la même spécificité tout en acquérant d’autres propriétés effectrices.
Les formes polymériques sont associées par une chaîne J, petite chaîne polypeptidique participant à leur assemblage. La multiplication des sites de liaison augmente la capacité de l’immunoglobuline à établir simultanément plusieurs interactions.
Reconnaissance de l’antigène par l’anticorps
L’association antigène-anticorps repose sur la complémentarité tridimensionnelle entre l’épitope et le paratope. Cette complémentarité concerne la forme, la répartition des charges, la polarité et les possibilités de liaison.
La liaison est non covalente et réversible. Elle résulte de l’addition de multiples interactions faibles :
- interactions électrostatiques entre charges opposées ;
- liaisons hydrogène ;
- forces de van der Waals ;
- interactions hydrophobes.
Chaque interaction isolée est faible, mais leur association sur une surface complémentaire stabilise fortement le complexe. La modification de la conformation d’un épitope peut donc diminuer ou supprimer sa reconnaissance.
Affinité, avidité et spécificité
L’avidité dépend de l’affinité de chaque site, mais aussi du nombre de sites engagés et de leur disposition spatiale. Une immunoglobuline polymérique peut ainsi présenter une avidité élevée même si chaque interaction individuelle possède une affinité modérée.
La spécificité traduit la capacité à distinguer un épitope parmi d’autres. Elle n’est cependant pas toujours absolue : une réaction croisée peut apparaître lorsque deux structures différentes présentent des surfaces moléculaires suffisamment proches.
Présentation antigénique par le CMH
Les anticorps reconnaissent directement des structures accessibles, souvent dans leur conformation tridimensionnelle. Les lymphocytes T utilisent un autre principe : leur récepteur ne reconnaît généralement pas l’antigène intact, mais un peptide présenté par une molécule du complexe majeur d’histocompatibilité.
Chez l’être humain, les molécules du CMH sont également appelées molécules HLA. Leur sillon de liaison accueille un peptide. Le complexe formé par le peptide et le CMH constitue l’unité reconnue par le récepteur du lymphocyte T.
CMH de classe I et CMH de classe II
Dans la voie du CMH de classe I, des protéines intracellulaires sont dégradées en peptides. Ceux-ci sont chargés sur les molécules de CMH I, puis exposés à la membrane. Le lymphocyte T CD8 évalue ainsi indirectement le contenu protéique de la cellule.
Dans la voie du CMH de classe II, des molécules captées par endocytose sont fragmentées dans des compartiments intracellulaires. Les peptides obtenus sont associés au CMH II, puis présentés aux lymphocytes T CD4.
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