cours n°2 : début des antigènes

Les Antigènes

Introduction
Les antigènes sont les premiers partenaires de la réponse immunitaire. Ils sont capables d’induire une réponse immunitaire (propriété d’immunogénicité), et sont reconnus spécifiquement par le(s) produit(s) de la réponse immunitaire (propriété d’antigénicité).
Quelques définitions :
Epitope : déterminant antigénique, c’est la plus petite partie de l’antigène capable d’être reconnue et de se lier au produit de la réponse immunitaire.
Paratope : c’est le récepteur spécifique de l’épitope situé sur le produit de la réponse immunitaire.
Haptène : c’est une molécule incapable d’induire une réponse immunitaire mais capable de se lier au produit de la réponse immunitaire. Nécessité d’une protéine porteuse. Par exemple c’est une haptène qui est utilisée pour voir si on est immunisé contre la tuberculose : la tuberculine. Elle révèle mais n’induit pas la réponse immunitaire.
Superantigène : antigène capable de stimuler toute une population de lymphocytes T, n’ayant pas nécessairement les mêmes récepteurs. (Activation non spécifique). Ceci permet d’augmenter le dynamisme d’une population de LT, de stimuler la mémoire, ce qui rend le répertoire immunitaire plus réactif. Par contre, ils peuvent activer des réponses non voulues, et la stimulation n’est pas assez ciblée pour être suffisamment efficace. En général, ces antigènes sont des résidus de microorganismes.
Autoantigène : c’est un antigène propre à l’individu. Il peut y avoir certains dérèglements provoquant des maladies auto-immunes. De plus, certains exoantigènes, provenant de l’extérieur et se conduisant comme des autoantigènes une fois dans l’organisme, induisent une tolérance, comme lors de tumeurs. Il faut alors faire disparaître la tolérance, en immunodéprimant l’organisme.
Alloantigène : antigène commun à un groupe d’individus au sein d’une même espèce (par exemple les antigènes A, B et O du groupe sanguin).
Xénoantigène : antigène d’une espèce différente, étranger à l’organisme, jouant un rôle important dans les xénogreffes (greffe d’un organe animal dans le corps humain).
Antigène thymodépendant : antigène pouvant stimuler les LT.
Antigène thymoindépendant : antigène incapable de stimuler les LT. Ils activent directement les LB. Il n’y a donc pas de création en quantité suffisante de lymphocytes mémoire. Ce type d’antigène ne peut donc être utilisé pour les vaccinations.

Les CMH (participant à l’identité cellulaire) sont classés en trois catégories : CMH de classe I, II ou III. Les CMH de classes I et II sont des plateaux, présentant un peptide de 8 acides aminés et 16 acides aminés respectivement.
L’origine de l’antigène impose sa présentation (classe de son CMH).
Antigène exogène : antigène présenté sur le CMH de classe II, pénétrant par endocytose (phagocytose par exemple). Il provient de l’extérieur et n’est jamais dans le cytosol.
Antigène endogène : antigène présenté sur le CMH I. Ce sont des antigènes du « Soi ». Exemple : les protéines synthétisées par les virus (comme le VIH) dans le noyau des cellules sont présentées par le CMH I. Les autoantigènes sont des antigènes endogènes également.

I. Propriétés

A. Immunogénicité

1. Facteurs liés à la molécule
Une molécule peut induire une réponse immunitaire en fonction de sa nature.
• Nature physique : les polymères sont plus grands que les monomères, ils sont plus facilement reconnus, et sont donc plus immunogènes.
• Nature chimique : plus il y a d’épitopes, plus la réponse immunitaire est stimulée. Les structures complexes sont plus immunogènes (protéines, longues chaines glucidiques…). Les lipides, bien que pas très bons immunogènes, sont souvent utilisés pour les vaccins, car ils sont de très bons transporteurs, pouvant traverser les membranes, liposolubles. Cette propriété favorise une pénétration au sein de la cellule. Par contre, ils s’accompagnent d’une réaction inflammatoire très violente, les cellules vont affluer, prendre en charge les antigènes et déclencher la réponse immunitaire. Comme les lipides provoquent souvent des réactions violentes, pouvant faire mal, les liposomes sont parfois utilisés, même si moins efficaces.
Quant aux acides nucléiques, ils sont très répétitifs. Ils sont souvent tolérés mais il existe des maladies liées à une immunisation contre son propre ADN/ARN. Dans l’organisme, ces acides nucléiques ne sont jamais isolés, ils sont toujours fixés. Il y a un pouvoir adjuvent qui fait que l’on répond aux acides nucléiques (réponse immunitaire). Ces associations ne sont quasiment jamais les mêmes.
Nous possédons donc des anticorps dirigés contre notre propre ADN, et l’intolérance augmente avec l’âge. Les maladies sont provoquées lorsque la production d’anticorps est trop importante. Elles entraînent la mort.
• Poids moléculaire : Les grosses molécules sont repérées beaucoup plus facilement que les petites. Il existe un poids minimum de 15kDa pour induire une réponse immunitaire, l’idéal étant une molécule de 100kDa. Il y a donc une tolérance aux molécules de poids inférieur à 15kDa. On peut cependant s’immuniser contre des petits peptides (8 à 10 acides aminés) s’ils s’associent à des porteurs les prenant en charge.


2. Conditions d’administration
Tolérance : absence de réponse allant dans le sens d’une élimination de l’antigène.
En injectant différentes doses d’antigènes dans un organisme, on remarque que pour de trop petites doses, l’organisme tolère l’antigène (pas de création d’anticorps), et qu’à de trop fortes doses, il y a une paralysie immunitaire, une tolérance non active. Il y a dans ce cas beaucoup trop d’antigènes par rapport aux anticorps. La réponse immunitaire n’est obtenue que pour injection d’une dose modérée d’antigènes.
Il existe donc une dose immunogène optimale.
NB : dans cet exemple la réponse immunitaire est symbolisée par la production d’anticorps, ce qui n’est pas toujours le cas.
On injecte un antigène à des doses différentes sur plusieurs lots de lapins. On retrouve les trois états vus dans la première expérience : pour 0.001mg et 0.01mg, les doses sont trop faibles, l’antigène est toléré. Pour 100mg et 1000 mg, les doses sont trop importantes, il y a paralysie du système immunitaire. Il n’y a réponse immunitaire que pour 0.1 à 10mg. On remarque que la réponse immunitaire est maximale pour 1mg. C’est la dose optimale.
On réinjecte à tous les lots la dose optimale, quelques jours plus tard. On remarque que dans tous les cas, sauf 0.01mg lors de la 1ère injection, la réponse immunitaire est meilleure (et plus rapide également, ce qui n’est pas vu par cette expérience). La réponse immunitaire reste meilleure pour le lot qui a reçu deux fois la dose optimale.
La réponse immunitaire lors de la 2nde injection sur le 1er lot (à 0.001mg) est identique à celle du lot ayant reçu la dose optimale lors de la 1ère injection. Logique en vue du fait qu’il n’y a eu aucune détection des antigènes pour le 1er lot lors de la 1ère injection. Les animaux sont naïfs, c’est la 1ère fois qu’ils détectent les antigènes.
Le 2ème lot (0.01mg lors de la 1ère injection) ne répond toujours pas aux antigènes lors de la 2nde injection. En fait, la 1ère dose injectée était suffisante pour que les antigènes soient reconnus par des LT régulateurs (qui sont des cellules suppressives de mémoire), mais pas assez pour que les LT helper soient activés. Les LT régulateurs ont, eux, une mémoire, et seront les premiers à être activés lors de la 2ème injection. Ils n’induisent pas la synthèse d’anticorps, vont se multiplier, ils possèdent un effet de suppression des antigènes, qui empêche l’activation des LT helper car la dose restante est trop faible.

Plus l’antigène est présent longtemps dans l’organisme, plus la réponse immunitaire sera favorisée. Il existe donc des voies d’administration préférentielles :
Intradermique>sous-cutanée>intramusculaire.
En intradermique, l’antigène ne circule quasiment pas. Par contre, tous les antigènes ne peuvent y être injectés. L’utilisation d’un adjuvent (ou vecteur) permet à la réponse immunitaire d’être plus performante. Il vaut mieux utiliser des adjuvants inertes, car ils sont bien moins dangereux. Ils peuvent par exemple augmenter la costimulation (réponse inflammatoire). L’adjuvant complet de Freud (mélange d’huile minérale et de lipides de mycobactéries) est le meilleur connu jusqu’ici. Il provoque par contre une forte réaction inflammatoire. Les adjuvants sont très utilisés en cancérologie.

3. Facteurs liés à l’individu
On répond en fonction de notre CMH. Chaque individu possède son propre CMH. La réponse étant individuelle, on ne peut pas connaître les effets collatéraux d’une vaccination (nécessité d’une analyse bénéfice/risque).
Chaque individu, en fonction de son CMH, va reconnaître des épitopes différents pour un antigène donné. Pour les vaccins généraux, on recherche des épitopes dominants (les plus représentés dans une population).
B. Antigénicité
On essaie de caractériser la liaison épitope/paratope.
1. Spécificité et constante d’affinité
On injecte du DNP-P1 (le DNP est l’antigène, P1 est une protéine servant à rendre visible la synthèse d’anticorps) à un lapin à J0. Trois semaines plus tard, on note la présence d’anticorps (sérum + DNP-P1  précipitation). On cherche à savoir à quelle partie du DNP-P1 s’unissent les anticorps produits.
P1 + sérum  précipitation. L’anticorps reconnaît donc spécifiquement P1.
DNP-P2 + sérum  précipitation alors que P2+sérumpas de précipitation.
Donc l’anticorps reconnaît spécifiquement DNP.

P1 + sérum  centrifugation  adsorption de P1 (toutes occupées par des anticorps du sérum) puis retrait des complexes immuns (complexes anticorps/antigène. Il reste donc seulement le sérum)  Mise en contact avec DNP-P2  adsorption de DNP-P2.
[Sérum adsorbé sur P1 puis sur DNP-P2] + DNP-P1  précipitation, ce qui paraît illogique dans l’hypothèse où les anticorps se fixent soit à P1, soit au DNP. L’anticorps reconnaît donc spécifiquement la liaison DNP-P1. La reconnaissance entre l’antigène et l’anticorps est donc très fine.

L’anticorps reconnaît un peptide à la position du groupement phosphate près.
L’anticorps reconnaît un peptide à la position du groupement méthyle près  spécificité absolue.
L’anticorps reconnaît un peptide au type de groupement sur le benzène près, cependant l’anticorps reconnaît aussi des antigènes un peu différents (par exemple il peut prendre un chloro pour un nitro et vice versa)  spécificité relative (elle nécessite au moins trois liaisons H entre l’antigène et l’anticorps).
La réponse est donc très spécifique, mais c’est à relativiser tout de même.
On définit la notion d’affinité, donnée par la constante d’affinité, constante de la réaction d’équilibre de formation du complexe immun, traduisant la force de la liaison entre anticorps et antigène. Il y a spécificité s’il y a au moins trois liaisons entre antigène et anticorps, sachant que les liaisons sont toujours non-covalentes.
Lorsqu’un groupement, ou que le radical d’un acide aminé change, l’affinité est modifiée. A une population d’antigène correspond donc une population d’anticorps.



2. Taille de l’épitope
On immunise un lapin avec du dextran (polymère de glucose) puis on met l’anticorps en contact avec une quantité croissante d’antigène (glucose G, jouant le rôle d’épitope). On voit qu’au-delà de 7 glucoses, il n’y a plus fixation avec le paratope. La taille maximale de l’épitope est donc de 7 glucoses. Il existe également une taille minimum pour l’épitope. (Le paratope peut donc se fixer à une partie du dextran allant de 1 à 7 glucose(s)).
3. Epitope conformationnel
Immunisation avec peptide naturé : précipitation avec les deux anticorps produits.
Immunisation avec peptide dénaturé (peptide devenu linéaire) : précipitation avec l’anticorps 2 seulement. L’anticorps 2 est donc dirigé contre un épitope séquentiel, le 1 contre un épitope conformationnel.
4. Antigénicité croisée
Un antigène possède une multitude d’épitopes. Un épitope peut s’unir à différents paratopes avec une affinité différente.
2 antigènes différents peuvent posséder des épitopes ressemblants, voire identiques. L’anticorps peut donc se fixer sur le mauvais antigène, et laisser libre l’antigène pathogène. C’est ce qu’on appelle la réaction croisée.
Néanmoins, si l’un des antigènes est virulent, et l’autre ne l’est pas, on peut utiliser l’antigène non virulent pour une vaccination contre l’antigène virulent.
5. Avidité
C’est le fait de visualiser l’affinité grâce à des artifices. Si les artifices sont médiocres, l’avidité sera mauvaise même si l’affinité est bonne et inversement.
En fait avidité et affinité sont reliées par la notion de spécificité mais elles n’auront pas forcément la même valeur.