Les immunoglobulines, également appelées anticorps, sont des molécules de glycoprotéine qui constituent une partie importante de la système immunitaire, qui est responsable de la lutte contre les maladies infectieuses et les « invasions » étrangères plus généralement. Souvent abrégés en « Ig », les anticorps se trouvent dans le sang et d'autres fluides corporels d'humains et d'autres animaux vertébrés. Ils aident à identifier et à détruire les substances étrangères telles que les microbes (par exemple, les bactéries, les parasites protozoaires et les virus).
Les immunoglobulines sont classées en cinq catégories: IgA, IgD, IgE, IgG et IgM. Seules les IgA, IgG et IgM se trouvent en quantités significatives dans le corps humain, mais toutes sont des contributeurs importants ou potentiellement importants à la réponse immunitaire humaine.
Propriétés générales des immunoglobulines
Les immunoglobulines sont produites par les lymphocytes B, qui sont une classe de leucocytes (globules blancs). Ce sont des molécules symétriques en forme de Y constituées de deux chaînes lourdes (H) plus longues et de deux chaînes légères (L) plus courtes. Schématiquement, la "tige" du Y comprend les deux chaînes L, qui se séparent environ à mi-chemin du bas vers le haut de la molécule d'immunoglobuline et divergent à un angle d'environ 90 degrés. Les deux chaînes L longent l'extérieur des "bras" du Y, ou les parties des chaînes H au-dessus du point de division. Ainsi, la tige (deux chaînes H) et les deux "bras" (une chaîne H, une chaîne L) sont constitués de deux chaînes parallèles. Les chaînes L sont de deux types, kappa et lambda. Ces chaînes interagissent toutes les unes avec les autres via des liaisons disulfure (S-S) ou des liaisons hydrogène.
Les immunoglobulines peuvent également être séparées en portions constante (C) et variable (V). Les parties C dirigent les activités auxquelles participent toutes ou la plupart des immunoglobulines, tandis que les zones V se lient à des des antigènes (c'est-à-dire des protéines qui signalent la présence d'une bactérie, d'un virus ou d'une autre molécule étrangère ou entité). Les « bras » des anticorps sont formellement appelés régions Fab, où « Fab » signifie « fragment de liaison à l'antigène »; la partie V de celle-ci ne comprend que les 110 premiers acides aminés de la région Fab, pas la totalité, car les parties de la Fab les bras les plus proches du point de ramification du Y sont assez constants entre les différents anticorps et sont considérés comme faisant partie du C Région.
Par analogie, considérons une clé de voiture typique, qui a une partie commune à la plupart des clés, quel que soit le véhicule spécifique auquel la clé est conçu pour fonctionner (par exemple, la partie que vous tenez dans votre main lorsque vous l'utilisez) et une partie qui est spécifique uniquement au véhicule dans question. La partie poignée peut être assimilée au composant C d'un anticorps et la partie spécialisée au composant V.
Fonctions des régions d'immunoglobulines constantes et variables
La partie du composant C sous la branche du Y, appelée région Fc, peut être considérée comme le cerveau de l'opération des anticorps. Peu importe ce que la région V est conçue pour faire dans un type donné d'anticorps, la région C contrôle l'exécution de ses fonctions. La région C des IgG et IgM est ce qui active la voie du complément, qui sont un ensemble de "première ligne de défense" non spécifiques immunitaires. réponses impliquées dans l'inflammation, la phagocytose (dans laquelle des cellules spécialisées engloutissent physiquement les corps étrangers) et la dégradation cellulaire. La région C des IgG se lie à ces phagocytes ainsi qu'aux cellules "natural killer" (NK); la région C des IgE se lie aux mastocytes, aux basophiles et aux éosinophiles.
En ce qui concerne les particularités de la région V, cette bande très variable de la molécule d'immunoglobuline est elle-même divisée en régions hypervariables et de charpente. La diversité de la raison hypervariable, comme votre intuition le suggère probablement, est responsable de l'étonnante gamme d'antigènes que les immunoglobulines sont capables de reconnaître, à la manière d'un verrouillage.
IgA
L'IgA représente environ 15 % des anticorps dans le système humain, ce qui en fait le deuxième type d'immunoglobuline le plus courant. Seulement environ 6 pour cent se trouvent dans le sérum sanguin, cependant. Dans le sérum, on le trouve sous sa forme monomérique, c'est-à-dire sous forme de molécule unique en forme de Y, comme décrit ci-dessus. Dans sa sécrétion, cependant, il existe sous forme de dimère, ou de deux des monomères Y liés entre eux. En fait, la forme dimère est plus courante, car les IgA sont présentes dans une grande variété de sécrétions biologiques, notamment le lait, la salive, les larmes et le mucus. Il a tendance à être non spécifique en termes de types de présences étrangères qu'il cible. Sa présence sur les muqueuses en fait un gardien important dans les endroits physiquement vulnérables, ou les endroits où les microbes pourraient facilement trouver des chemins plus profonds dans le corps.
IgA a une demi-vie de cinq jours. La forme sécrétoire compte au total quatre sites auxquels se lier aux antigènes, deux par monomère Y. Ceux-ci sont correctement appelés sites de liaison à l'épitope, car l'épitope est la partie spécifique de tout envahisseur qui déclenche une réaction immunitaire. Parce qu'elle se trouve dans les muqueuses exposées à des niveaux élevés d'enzymes digestives, l'IgA possède une composante sécrétoire qui l'empêche d'être dégradée par ces enzymes.
IgD
L'IgD représente environ 0,2 pour cent des anticorps sériques, soit environ 1 sur 500. C'est un monomère et possède deux sites de liaison à l'épitope.
L'IgD se trouve attachée à la surface des lymphocytes B en tant que récepteur des lymphocytes B (également appelé sIg), où on pense qu'il contrôler l'activation et la suppression des lymphocytes B en réponse aux signaux des immunoglobulines circulant dans le sang plasma. Les IgD peuvent être un facteur d'élimination active des lymphocytes B en générant des auto-anticorps auto-réactifs. Bien qu'il semble curieux que des anticorps attaquent jamais les cellules qui les fabriquent, cette élimination peut parfois contrôler un réponse immunitaire trop zélée ou mal dirigée, ou retirez les cellules B du pool lorsqu'elles sont endommagées et ne synthétisent plus utile des produits.
En plus de son rôle de récepteur de facto de la surface cellulaire, l'IgD se trouve dans une moindre mesure dans le sang et le liquide lymphatique. On pense également que certaines personnes réagissent avec certains haptènes (sous-unités antigéniques) sur la pénicilline, ce qui explique probablement pourquoi certaines personnes sont allergiques à cet antibiotique; il peut également réagir de la même manière avec des protéines sanguines ordinaires et inoffensives, provoquant ainsi une réponse auto-immune.
IgE
L'IgE est la plus rare des cinq classes d'immunoglobulines, ne représentant qu'environ 0,002 pour cent des anticorps sériques, soit environ 1/50 000e de toutes les immunoglobulines circulantes. Néanmoins, il joue un rôle essentiel dans la réponse immunitaire.
Comme l'IgD, l'IgE est un monomère et possède deux sites de liaison antigénique, un sur chaque « bras ». Il a une courte demi-vie de deux jours. Il est lié aux mastocytes et aux basophiles, qui circulent dans le sang. En tant que tel, c'est un médiateur des réactions allergiques. Lorsqu'un antigène se lie à la partie Fab d'une molécule d'IgE liée à un mastocyte, le mastocyte libère de l'histamine dans la circulation sanguine. Les IgE participent également à la lyse, ou dégradation chimique, des parasites de la variété protozoaire (pensez aux amibes et autres envahisseurs unicellulaires ou multicellulaires). Les IgE sont également produites en réponse à la présence d'helminthes (vers parasites) et de certains arthropodes.
Parfois, les IgE jouent également un rôle indirect dans la réponse immunitaire en galvanisant d'autres composants immunitaires en action. Les IgE peuvent protéger les surfaces muqueuses en provoquant une inflammation. Vous pensez peut-être que l'inflammation évoque quelque chose d'indésirable, car elle a tendance à provoquer des douleurs et des gonflements. Mais l'inflammation, parmi de nombreux autres avantages immunitaires, permet aux IgG, qui sont des protéines des voies du complément, et aux globules blancs de pénétrer dans les tissus pour affronter les envahisseurs.
IgG
L'IgG est l'anticorps dominant dans le corps humain, représentant 85 % de toutes les immunoglobulines. Cela est dû en partie à sa longue demi-vie, quoique variable, de sept à 23 jours, selon la sous-classe d'IgG en question.
Comme trois des cinq types d'immunoglobulines, l'IgG existe sous forme de monomère. On le trouve principalement dans le sang et la lymphe. Il a la capacité unique de traverser le placenta chez les femmes enceintes, ce qui lui permet de protéger le fœtus à naître et le nouveau-né. Ses principales activités comprennent l'amélioration de la phagocytose dans les macrophages (cellules « mangeuses » spécialisées) et les neutrophiles (un autre type de globule blanc); neutraliser les toxines; et inactiver les virus et tuer les bactéries. Cela donne aux IgG une large palette de fonctions, convenant à un anticorps si répandu dans le système. C'est généralement le deuxième anticorps sur les lieux lorsqu'un envahisseur est présent, suivant de près l'IgM. Sa présence est considérablement augmentée dans la réponse anamnestique du corps. "Anamnestique" se traduit par "ne pas oublier", et IgM répond à un envahisseur qu'il a déjà rencontré avec une augmentation immédiate de son nombre. Enfin, la partie Fc des IgG peut se lier aux cellules NK pour déclencher un processus appelé cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante des anticorps, ou ADCC, qui peut tuer ou limiter les effets des microbes envahisseurs.
IgM
L'IgM est le colosse des immunoglobulines. Il existe sous la forme d'un pentamètre ou d'un groupe de cinq monomères IgM liés. Les IgM ont une courte demi-vie (environ cinq jours) et représentent environ 13 à 15 pour cent des anticorps sériques. Il est important de noter qu'il s'agit également de la première ligne de défense parmi ses quatre frères et sœurs anticorps, étant la première immunoglobuline produite lors d'une réponse immunologique typique.
Parce que l'IgM est un pentamère, il possède 10 sites de liaison aux épitopes, ce qui en fait un adversaire féroce. Ses cinq portions Fc, comme celles de la plupart des autres immunoglobulines, peuvent activer la voie complément-protéine, et en tant que « premier répondeur », c'est le type d'anticorps le plus efficace à cet égard. Les IgM agglutinent les matériaux envahissants, obligeant les pièces individuelles à se coller les unes aux autres pour faciliter l'élimination du corps. Il favorise également la lyse et la phagocytose des micro-organismes, avec une affinité particulière pour l'éviction des bactéries.
Des formes monomères d'IgM existent et se trouvent principalement à la surface des lymphocytes B en tant que récepteurs ou sIg (comme pour les IgD). Fait intéressant, le corps a déjà produit des niveaux d'IgM chez l'adulte à l'âge de neuf mois.
Une note sur la diversité des anticorps
Grâce à la très grande variabilité de la partie hypervariable de la composante Fab de chacun des cinq immunoglobulines, un nombre astronomique d'anticorps uniques peut être créé à travers les cinq Des classes. Ceci est augmenté par le fait que les chaînes L et H se présentent également dans un certain nombre d'isotypes, ou de chaînes qui sont superficiellement identiques mais contiennent des acides aminés différents. En fait, il existe 45 gènes de chaîne L "kappa" différents, 34 gènes de chaîne L "lambda" et 90 gènes de chaîne H pour un total de 177, produisant à leur tour plus de trois millions de combinaisons uniques de gènes.
Cela a du sens du point de vue de l'évolution et de la survie. Non seulement le système immunitaire doit être prêt à affronter des envahisseurs qu'il « connaît », mais il doit également être prêt à créer une réponse optimale. aux envahisseurs qu'il n'a jamais vus ou, d'ailleurs, qui sont tout à fait nouveaux dans la nature, tels que les virus de la grippe qui se sont développés à travers mutations. L'interaction hôte-envahisseur au fil du temps et entre les espèces microbiennes et vertébrées n'est en réalité qu'une « course aux armements » continue et interminable.