L’utilisation des anticorps en biotechnologie Flashcards
Structure des anticorps
Masse moléculaire d’une Ig≈150 kD
2 chaînes lourdes identiques (5 types de chaînes lourdes: μ, α, γ, δ, ou ε + Existence de sous-classes: γ1, γ2, γ3, γ4
α1, α2)
2 chaînes légènes identiques (2 types de chaîne légère: κ ou λ)
= 2 paratopes identiques
Paratope
partie de la molécule d’anticorps qui interagit avec l’épitope
Epitope
Déterminant antigénique simple. Fonctionnellement, il s’agit de la partie de l’antigène qui interagit avec le paratope
Reconnaissance par les immunoglobulines d’épitopes sur des antigènes natifs:
*Épitopes linéaires ou séquentiels (enchaînement linéaire continu de monomères adjacents (oses, acides aminés). C’est la séquence des motifs qui est importante pour la reconnaissance.
*Épitopes conformationnels
Attention des choix de l’anticorps utilisé en fonction des conditions expérimentales: conditions dénaturantes ou non dénaturantes
Complexe immun ou immun-complexe
Complexe Ag-Ac
Action brève de la papaïne
- Produits obtenus ?
- Caractéristiques des produits ?
- Noms des produits ?
- 2 fragments identiques de 45 kDa
Liaison de l’antigène
Fab (Fragment antigen binding) - 1 fragment de 50 kDa
Cristallisable à froid
Fc (Fragment Cristallisable)
Action brève de la pepsine
- Produits obtenus ?
- Caractéristiques des produits ?
- Noms des produits ?
- 1 fragment de 100 kDa
Liaison et précipitation de l’antigène
F(ab)’2 - Plusieurs oligopeptides
Réduction par du β-mercaptoéthanol
- Produits obtenus ?
- Caractéristiques des produits ?
- Noms des produits ?
- 2 chaînes de 25 kDa
Chaînes légères
Chaînes L (Light) - 2 chaînes de 50 kD
Chaînes lourdes
Chaînes H (Heavy)
Déterminants isotypiques
- propres à une classe ou sous-classe d’Ig et sont présents chez tous les individus d’une même espèce.
- définissent des marqueurs sérologiques des régions constantes des chaînes lourdes et légères
Structure des 5 classes d’immunoglobulines sécrétées
valence = 2 : IgD - IgG - IgE
valence = 4 : IgA dimériques
valence = 10 : IgM pentamérique
Déterminants allotypiques
- Variations antigéniques d’une même protéine au sein d’une même espèce
- marqueurs polymorphiques des Ig
Déterminants idiotypiques
Déterminants antigéniques présents sur les domaines variables des Ig
Antigène
Molécule capable d’être reconnue par un anticorps (ou par un TCR, sous forme de peptide antigénique). Les microorganismes présentent de multiples antigènes. Il peut s’agir de molécules isolées, ou de structures complexes ou d’éléments fixés à la surface de micro-organismes pathogènes. Les antigènes peuvent être de nature protéique, oligosaccharidique, lipidique ou encore chimique.
Antigène multivalent
La plupart des antigènes présentent plusieurs épitopes. On parle d’antigènes multivalents; ces épitopes peuvent être différents; c’est le cas par exemple de la plupart des protéines qui présentent plusieurs épitopes. Chacun de ces épitopes peut donc être reconnu par un anticorps différent. En surface des pathogènes, on peut également trouver de nombreuses copies d’un même épitope.
Haptène
molécule en général de faible poids moléculaire incapable de provoquer à elle seule la formation d’anticorps mais pouvant réagir avec un anticorps et devenir immunogénique par couplage avec une protéine porteuse. En général les haptènes présentent un seul épitope et sont de nature non protéique.
Interaction antigène/ anticorps
Forces mises en jeu: liaisons faibles (forces électrostatiques, liaisons hydrogènes, forces de Van der Waals, interactions hydrophobes)
→ Complémentarité structurale
AFFINITE
La constante d’association Ka mesure l’affinité d’UN épitope avec UN paratope
Ag + Ac <=> Ag-Ac
A l’équilibre : 𝐾a = (Ag-Ac)/((Ag)*Ac)
[Ag]= concentration en antigène libre (mol.L-1)
[Ac]: concentration en anticorps libre en (mol.L-1)
10^5L.mol-1 < Ka < 10^10L.mol-1
AVIDITE
L’avidité (ou affinité fonctionnelle) correspond à la force des interactions entre un anticorps multivalent et un antigène multivalent (à épitopes répétitifs)
avantage de la multivalence : constante multivalence/constante d’équilibre monovalence
Anticorps polyclonaux
- définition
- modalité de production
- cellules productrices
- épitopes reconnus
- classe des anticorps
- paratopes
- avantages
- inconvénient
- définition
Mélanges d’AC produits par différents clones de plasmocytes. Ils peuvent reconnaître, sur un même AG, un ou plusieurs épitopes. - modalité de production
Immunisation d’animaux par un AG puis prélèvement du sérum et sélection des AC dirigés contre l’AG d’intérêt - cellules productrices
Multiples clones de plasmocytes - épitopes reconnus
Epitopes multiples sur les AG utilisés pour l’immunisation - classe des anticorps
Mélange d’AC de plusieurs classes - paratopes
Mélange d’ACs présentant des paratopes différents - avantages
Mise en oeuvre rapide de la production - inconvénients
Variabilité entre les sérums
Production de volumes limités
Risque élevé de réactionscroisées
Anticorps monoclonaux
- définition
- modalité de production
- cellules productrices
- épitopes reconnus
- classe des anticorps
- paratopes
- avantages
- inconvénients
- définition
AC tous identiques reconnaissant le même épitope sur un AG donné; ils sont produits par un unique clone de plasmocyte. - modalité de production
Immunisation d’animaux par un AG, prélèvementde la rate, mise en oeuvre de la technique des hybridomes, sélection des clones sécrétant des AC dirigés contre l’AG d’intérêt - cellules productrices
Hybridome issu d’un unique clone de plasmocyte - épitopes reconnus
Epitope unique d’un AG unique - classe des anticorps
Une seule classe - paratopes
AC présentant tous le même paratope - avantages
Solutionhomogène d’AC ayant tous les mêmes propriétés →reproductibilité des expériences
Possibilité de production illimitée des AC (conservation des hybridomes) - inconvénients
Principe de production des anticorps monoclonaux
Technique des hybridomes développée par Kohler et Milstein
(développement de la technique en 1975, obtention du prix Nobel en 1984)
1ère étape: immunisation de souris par l’antigène en présence d’adjuvant complet de Freund. Rappels par l’antigène en présence d’adjuvant incomplet de Freund.
2ème étape: Prélèvement de la rate et récupération des plasmocytes. Fusion entre plasmocytes sécréteurs d’anticorps et cellules myélomateusesne sécrétant pas d’anticorps, en présence de polyéthylène glycol (PEG)
3ème étape: propagation. Les cellules myélomateuses ont perdu (par sélection génique) la faculté de produire l’hypoxanthine-guanine-phosphoribosyl-transférase (HGPRT), impliquée dans la voie de sauvetage de synthèse des nucléotides. L’aminoptérinecontenue dans le milieu HAT (Hypoxanthine, Aminoptérine, Thymidine), bloque la voie de synthèse de novo des nucléotides, forçant les cellules à utiliser la voie de sauvetage; seuls les plasmocytes et les hybridomes survivent; Les lymphocytes B non fusionnés meurent car ils sont dépourvus de la capacité de prolifération.
4ème étape: sélection et clonage
Principe général des techniques utilisant des anticorps
- exploitation de la spécificité et l’affinité de la reconnaissance des antigènes par les anticorps
- de nombreuses techniques utilisant les anticorps utilisent des anticorps marqués : fluorophores, enzymes, isotopes radioactifs, métaux lourds, oligonucléotides
- il existe 2 grands types de marquages : immunomarquages directs et indirects
IMMUNOMARQUAGE DIRECT
Avantages:
Rapidité (une seule étape d’incubation)
Pas de réactivité croisée liée à l’anticorps secondaire
Inconvénients
Nécessité de marquer l’anticorps primaire
Pas d’amplification du signal
IMMUNOMARQUAGE INDIRECT
Avantages:
Amplification du signal (d’autant + importante que l’AC secondaire est polyclonal)
Nombreux anticorps secondaires disponibles (évite de marquer les AC primaires)
Inconvénients
Etape supplémentaire d’incubation
Possibilité de réactivité croisée de l’anticorps secondaire
Anticorps primaire
Anticorps dirigé contre la protéine d’intérêt
Anticorps secondaire marqué
Anticorps réalisé dans une autre espèce animale que l’anticorps primaire, dirigé contre les déterminants isotypiquesdu fragment Fcdes Igproduites par l’espèce productrice de l’anticorps primaire
Fixation non spécifique des anticorps ?
Nécessité de contrôles dans les expériences utilisant des anticorps
Fixation non spécifique par le paratope(réaction croisée)
Evaluation de cette liaison aspécifique est réalisée à l’aide d’isotypes contrôle. L’objectif d’un contrôle isotypique est de déterminer le niveau de marquage non spécifique aux cellules analysées.
En pratique, on marque les cellules avec un anticorps dit “irrelevant” (non pertinent de la cible d’intérêt contre laquelle l’anticorps d’intérêt est dirigé). Cet anticorps a le même isotype et est couplé au même fluorochrome ou à la même enzyme que l’anticorps d’intérêt.
contrôles de fixation non spécifique en cytométrie de flux
La fluorescence observée peut être en partie non spécifique. Il existe à cela 3 causes possibles:
1. Autofluorescence des cellules
2. Détection non désirée d’un autre fluorophore (en cas notamment de recouvrement partiel des spectres d’émission et d’excitation des fluorochromesutilisés)
3. Fixation non spécifique des marqueurs fluorescents
→ Nécessité de contrôles:
* Mesure du signal des cellules non marquées
* Mesure du signal de cellules d’intérêt avec un anticorps du même isotype mais dirigé contre un antigène absent (↔contrôle isotypique)
+ Nécessité de réglages fins du cytomètre
Différents types d’ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay)
Application: détection et/ou dosage de la présence de protéines, d’anticorps ou d’antigènes, dans un échantillon
Couplage des anticorps à une enzyme catalysant la formation d’un produit coloré soluble
→ mesure de l’absorbance
ELISA Direct
ELISA Indirect
ELISA Sandwich
ELISA par compétition