Un anticorps, ou une immunoglobuline, est un complexe protéique produit par le système immunitaire adaptatif dans un organisme vivant pour détecter et neutraliser les agents pathogènes de manière spécifique. Ce faisant, les anticorps se lient à l'agent pathogène et dirigent vers lui, dans le but de le détruire, les cellules immunitaires dites phagocytes (macrophages, polynucléaires neutrophiles) et/ou les agents du complément. L'organisme devient alors réfractaire à l’agent envahisseur : il s’immunise.
Le terme anticorps réfère à la fonction de lutte contre les agents étrangers à l'organisme qui sont eux appelés antigènes. Les antigènes et les anticorps, dont la combinaison est à la base de la réaction immunologique d’un organisme contre un agent extérieur, n’ont pas de définition en eux-mêmes, mais se définissent l’un par rapport à l’autre : est un antigène toute substance contre laquelle le système immunitaire d’un individu produit des anticorps. Un antigène capable de provoquer une réponse immunitaire est dit immunogène. Toute substance étrangère ou tout microbe introduit dans l'organisme peut se comporter en antigène. Des substances de taille et de forme très variable, voire des substances chimiques synthétiques qui ne sont jamais trouvées dans la nature, peuvent provoquer la production d'anticorps ; est un anticorps une immunoglobuline sécrétée par les plasmocytes, stade final de différenciation des lymphocytes B. Les immunoglobulines sont un des constituants majeurs des protéines plasmatiques qui furent d'abord appelées γ-globulines suivant leur profil électrophorétique lors de la séparation des protéines du sang. On distingues 5 classes d'immunoglobulines dites isotypes : A, D, E, G et M.
Il arrive que l'organisme produise des anticorps contre des constituants de lui même, comme on peut l'observer dans les maladies auto-immunes. On parle alors d'auto-anticorps.
Structure générale des immunoglobulines
La structure générale des immunoglobulines a été décrite en 1959 par Rodney Porter à la suite des travaux d'Edelman. Ces deux chercheurs ont été associés pour le prix Nobel décerné en 1972. Les immunoglobulines sont des glycoprotéines formées de 4 chaînes polypeptidiques ( ou dalton) : deux chaînes lourdes (H pour de chacune, en violet sur la figure 1), et deux chaînes légères (L pour de chacune, en vert) qui sont reliées entre elles par un nombre variable de ponts disulfures (en rouge) assurant une flexibilité de la molécule. Pour une molécule d'immunoglobuline donnée, les deux chaînes lourdes sont identiques, de même que les deux chaînes légères. Les immunoglobulines ont une forme en Y (chaque chaîne légère constitue pour moitié un bras du Y) et sont constituées de domaines immunoglobulines de 110 acides aminés environ. Chaque chaîne légère est constituée d'un domaine constant et d'un domaine variable ; les chaînes lourdes sont composées d'un domaine variable et de trois ou quatre domaines constants selon l'isotype. Les domaines de type immunoglobuline sont retrouvés dans de nombreuses protéines de fonctions très variables mais toujours impliquées dans des mécanismes d'interactions inter-cellulaires. Cela a amené à la définition d'une superfamille des immunoglobulines regroupant toutes ces protéines.
vignette|gauche|250px| (2008) de Julian Voss-Andreae est une sculpture inspirée de la structure de l’anticorps publiée par E. Padlan. Réalisée pour le campus de Floride du , elle représente l’anticorps placé dans un anneau faisant référence à l’Homme de Vitruve de Léonard de Vinci. Cela permet de mettre en évidence l’analogie entre les proportions de l’anticorps et celles du corps humain..
Domaines constants Les domaines constants sont caractérisés par une séquence en acides aminés très proche d'un anticorps à l'autre, caractéristiques de l'espèce et de l'isotype. Chaque chaîne légère en possède un exemplaire noté C. Les chaînes lourdes comportent, selon l'isotype, trois ou quatre domaines constants C1, C2, C3, (C4).
Les domaines constants ne sont pas impliqués dans la reconnaissance de l'antigène, mais interviennent dans l'activation du système du complément ainsi que dans l'élimination des complexes immuns (anticorps lié à son antigène) par les cellules immunitaires possédant les récepteurs aux fragments constants (Récepteur Fc).
vignette|1. Fragment Fab2. Fragment Fc3. Chaîne lourde (en bleu) avec une région variable (V) suivie d'une région constante (C1), une région charnière, et deux autres régions constantes (C2 and C3).4. Chaîne légère (en vert) avec une région variable (V) et une constante (C)5. Paratope6. Régions charnières.
Domaines variables Un anticorps possède quatre domaines variables situés aux extrémités des deux « bras ». L'association entre un domaine variable porté par une chaîne lourde (V) et le domaine variable adjacent porté par une chaîne légère (V) constitue le site de reconnaissance (ou paratope) de l'antigène. Ainsi, une molécule d'immunoglobuline possède deux sites de liaison à l'antigène, soit un au bout de chaque bras. Ces deux sites sont identiques (mais destinés à différents épitopes), d'où la possibilité de lier deux molécules d'antigène par anticorps.
Fragments Le clivage enzymatique spécifique des immunoglobulines permet d'isoler différents fragments : le fragment Fc (cristallisable). Il est le support des propriétés biologiques de l'immunoglobuline, en particulier sa capacité à être reconnu par des effecteurs de l'immunité ou à activer le complément. Il est constitué des fragments constants des chaînes lourdes (CH2) au-delà de la région charnière (« hinge », en anglais). Il ne reconnaît pas l'antigène ; le fragment Fv. C'est le plus petit fragment gardant les propriétés de l'anticorps que possède l'immunoglobuline. Il est constitué uniquement des régions variables V et V, il fixe donc l'antigène avec la même affinité que l'anticorps complet et est monovalent ; le fragment Fab. Il a la même affinité pour l'antigène que l'anticorps complet. Le fragment Fab est formé de la chaîne légère en entier (V+C) et d'une partie de la chaîne lourde (V+C1). Il est monovalent ; le fragment F(ab')2. Il correspond à l'association de deux fragments Fab reliés par une petite partie des parties constantes des chaînes lourdes, la région charnière (en ). Il a la même affinité que l'anticorps pour l'antigène et est divalent.
Isotypie, allotypie, idiotypie C’est Jacques Oudin qui a forgé, à partir de 1956 les trois mots : isotypie, allotypie et idiotypie, qui sont maintenant utilisés par la communauté scientifique tout entière, et qui expriment l’infinie possibilité d’adaptation de notre système de défense immunitaire.
Isotypie
Les immunoglobuline sont subdivisées en classes ou « isotypes », selon la structure des domaines constants des chaînes lourdes : les chaînes γ, α, μ, ε et δ correspondent respectivement aux immunoglobulines IgG, IgA, IgM, IgE et IgD (tableau ci-dessous). Il existe également des sous-classes d'immunoglobulines, reflétant des différences plus fines entre chaînes lourdes. L'être humain possède ainsi quatre sous-classes d'IgG et deux sous-classes d'IgA. Il existe également des isotypes de chaînes légères, celles-ci pouvant être κ (kappa) ou λ (lambda).
IgG IgA IgM IgE IgDLocalisation membranaireOuiOuiOuiOuiOuiSécrétionOuiOui Monomère ou dimèreOui pentamèreOuiNon Valence 2 2 à 4 2 à 10 2 2 Localisation sang muqueusessécrétions Lymphocyte Bsang Granulocyte basophilemastocytes Lymphocyte B Proportion 70 % à 75 % 15 % à 20 % desanticorps sériques 10 % moins de 1 % moins de 1 % Rôles neutralisation des toxines, bactéries et virus, voie classique du complément (sauf IgG4) agglutination, neutralisation des bactéries, virus agglutination, voie classique du complément allergies, neutralisation de parasites activation du lymphocyte B Tableau 1 : Propriétés des différents isotypes d'immunoglobulines.
Les immunoglobulines M (IgM) sont présentes sous forme monomérique à la surface de la membrane des lymphocytes B naïfs. Ce sont les premières immunoglobulines rencontrées par un antigène lors de la première exposition de l'organisme à cet antigène. Elles peuvent ensuite être sécrétées par les plasmocytes et peuvent circuler alors associées en pentamères. Cependant cette valence de l'IgM de 10 n'est que théorique. En effet, bien que cet isotype d'anticorps soit de structure pentamérique, la gêne stérique occasionnée lors de la liaison aux épitopes des antigènes fait que la valence réelle est plus proche de 5, voire 6. Elles fixent le complexe C1 du complément et permettent son activation par la voie classique. Les immunoglobulines G (IgG) sont produites en réaction à un antigène lors de la réaction immunitaire secondaire. Elles sont générées à la suite de la commutation isotypique et révèlent un processus de maturation de la réponse anticorps de l'organisme. Elles protègent l'organisme contre les bactéries, les virus, et certaines toxines présentes dans le sang ou la lymphe. Elles fixent le complément (constituants du système immunitaire) et jouent un rôle dans la réponse mémoire, base de l'immunité durable, qui permet la vaccination. Elles traversent la barrière placentaire et permettent une « immunité passive » apportée par le système immunitaire de la mère au fœtus. Les immunoglobulines A (IgA) forment une barrière empêchant la plupart des pathogènes de se lier aux cellules des muqueuses et de l'épiderme. Elles sont présentes sous forme de dimères dans les sécrétions glandulaires et de type mucus, en particulier dans la salive, les larmes, le lait maternel (colostrum), les sécrétions nasales, les sécrétions gastrointestinales et celles du tractus respiratoire. Un déficit en IgA (qui peut avoir une origine génétique) peut conduire à des infections au niveau du tractus respiratoire supérieur (rarement au niveau inférieur), mais une élévation sérique des IgG et IgM peut pour partie compenser naturellement ce déficit Calabrese E.J. - Pollutants and High-Risk Groups. New York, 1978.. Les immunoglobulines D (IgD) sont uniquement membranaire lymphocytes B où elles fixent les antigènes. Les immunoglobulines E (IgE) sont plus grosses que les immunoglobulines G. Produites par certains globules blancs (plasmocytes), dans la peau, le système digestif, les amygdales (ou tonsilles) et le tractus respiratoire. Elles sont reliées à deux types de globules blancs (les mastocytes et les granulocytes basophiles) par une sorte de tige. La capture d'un antigène, par cette immunoglobuline, entraîne la sécrétion des produits (dont de l'histamine) lançant une réaction inflammatoire et éventuellement allergique.
Allotypie
L’allotypie des protéines a été découverte, et nommée, en 1956 par Jacques Oudin. On pensait auparavant que tous les individus d’une même espèce animale avaient la même spécificité antigénique (il l’a alors appelé spécificité isotypique). Il a montré que les spécificités antigéniques (allotypiques) varient selon les groupes d’individus d’une même espèce et sont transmises héréditairement suivant les lois de Mendel.
C'est en 1956 que Grubb et Laurell ont découvert le système Gm, système de groupe des immunoglobulines IgG, par une technique d'inhibition d'antiglobuline. Les divers allotypes des chaînes lourdes constituent ce système. Il permet également de différencier les molécules des quatre sous-classes, IgG1, IgG2, IgG3, IgG4.
C. Ropartz en 1961 ont découvert le système Km (à l'origine appelé Inv), porté par la chaîne légère Kappa, cet allotype est donc présent sur toutes les classes d'immunoglobulines.
Enfin le système ISF situé sur la chaîne lourde γ1 des IgG1, l'expression de cette spécificité augmentant avec l'âge, de 25 % des sujets avant 20 ans à 60 % au-delà de 70 ans, chez les caucasiens.