Les origines de la diversité des anticorps
Vous êtes-vous déjà demandé comment le corps humain peut reconnaître et combattre un nombre énorme de structures antigéniques malgré la taille relativement petite de notre génome ? Vous n’êtes pas le seul. Le système immunitaire est un système étonnamment complexe et merveilleux qui ne manque jamais d’étonner même les chercheurs les plus expérimentés. Si vous voulez comprendre les origines de la diversité des anticorps et comment l’organisme produit un répertoire d’anticorps extrêmement diversifié, voici quelques éléments à connaître.
Origines de la diversité des anticorps
Si l’étude formelle des anticorps a commencé en 1890, lorsque le physiologiste allemand Emil von Behring et le médecin et bactériologiste japonais Kitasato Shibasaburo ont formulé la théorie de l’immunité humorale, ce n’est qu’au début des années 1960 que le biologiste américain Gerald Edelman a découvert que les anticorps sont constitués de chaînes lourdes et de chaînes légères liées par des liaisons disulfure.
À la même époque, le biochimiste britannique et lauréat du prix Nobel Rodney Porter caractérise les régions de liaison aux anticorps (Fab) et de queue des anticorps (Fc) des IgG. D’autres isotopes d’anticorps ont également été identifiés durant cette période.
Il existe deux grandes théories sur l’origine de la diversité des anticorps : la théorie de la lignée germinale et la théorie de la diversification somatique.
Selon la théorie de la lignée germinale, chaque structure individuelle de la région variable des anticorps est codée dans un gène germinal distinct. Elle prétend également que le répertoire des anticorps ou des immunoglobulines est largement hérité. Après examen, cependant, la communauté scientifique a statué que cette théorie n’est pas applicable chez les humains et les souris, mais semble se produire chez les Elasmobranches.
D’autre part, la théorie de la diversification somatique soutient que les gènes qui donnent naissance aux anticorps sont générés au fur et à mesure que les gènes hérités subissent des modifications somatiques importantes au cours de la vie de l’individu. Bien que cette théorie se soit avérée en partie vraie, puisque l’hypermutation somatique est maintenant largement établie, les autres caractéristiques de la diversité des anticorps, comme le réarrangement des gènes somatiques et le changement d’isotype, méritent d’être expliquées plus en détail.
En dehors de ces deux grandes théories, il existe d’autres théories proposant que la diversité des anticorps soit provoquée par des mécanismes complètement différents, comme lorsque deux ou plusieurs gènes interagissent pour former une région variable d’immunoglobuline.
La génération de la diversité des anticorps
Le système immunitaire utilise deux approches pour reconnaître et attaquer les pathogènes : l’immunité innée et l’immunité adaptative.
Le système d’immunité innée emploie des systèmes généraux de reconnaissance des pathogènes (monocytes, macrophages, mastocytes, cellules dendritiques, cellules B1, granulocytes et cellules lymphoïdes innées) qui, bien que largement non spécifiques, sont capables d’attaquer immédiatement les pathogènes envahissants. En revanche, le système d’immunité adaptative, qui repose en grande partie sur les cellules B et les cellules T, doit être activé par l’antigène avant de pouvoir faire son travail.
Alors, comment exactement le système immunitaire produit-il un répertoire diversifié d’immunoglobulines capable de reconnaître presque toutes les structures antigéniques imaginables ?
Le corps n’a pas besoin d’être exposé à un antigène pour produire des anticorps. En effet, il peut fabriquer lui-même plus de 1012 molécules d’anticorps différentes (répertoire d’anticorps préimmuni). A ce stade, la diversité des anticorps s’effectue par :
- La combinaison des chaînes VL et VJ pour construire une chaîne légère fonctionnelle, et des chaînes VH, DH et JH pour construire une chaîne lourde fonctionnelle.
- Le processus de recombinaison V(D)J lorsque des nucléotides supplémentaires sont ajoutés entre les segments génétiques des chaînes lourdes et légères.
- Exclusions alléliques
- Édition du récepteur des cellules B
- Appariement VH-VL
Le répertoire d’anticorps connaît également une augmentation exponentielle après une exposition répétée à un antigène. Lorsque cela se produit, les cellules B produisent des anticorps avec une affinité plus élevée par un processus connu sous le nom de maturation d’affinité, un phénomène qui est largement attribué à la grande accumulation de mutations ponctuelles dans les chaînes lourdes et légères de la séquence codante de la région V. Ce processus est également appelé hypermutation somatique car le taux de mutation spontanée est environ un million de fois plus élevé par rapport aux autres gènes.
La diversification des anticorps se fait également par recombinaison à commutation de classe (CSR) ou commutation d’isotype, un mécanisme biologique qui modifie le type d’immunoglobuline que produit une cellule B (par exemple, IgM à IgG). Au cours de ce processus, la région constante de la chaîne lourde est modifiée tandis que sa région variable reste inchangée. En effet, la spécificité de l’antigène ne change pas, mais l’anticorps acquiert la capacité d’interagir avec différentes molécules effectrices.