Une molécule d'anticorps est composée de quatre polypeptides : deux chaînes lourdes identiques (grandes unités peptidiques) qui sont partiellement liées l'une à l'autre en formation "Y", qui sont flanquées de deux chaînes légères identiques (petites unités peptidiques).

Les liaisons entre les acides aminés de la cystéine dans la molécule d'anticorps fixent les polypeptides les uns aux autres. Les zones où l'antigène est reconnu sur l'anticorps sont des domaines variables et la base de l'anticorps est composée de domaines constants.

Structure des anticorps

Dans les cellules B de la lignée germinale, la région variable du gène de la chaîne légère comporte 40 segments variables (V) et cinq segments de jonction (J). Une enzyme appelée ADN recombinase excise au hasard la plupart de ces segments du gène, et épisse un segment V à un segment J. Au cours du traitement de l'ARN, tous les segments V et J sauf un sont épissés. La recombinaison et l'épissage peuvent donner lieu à plus de 106 combinaisons VJ possibles. Par conséquent, chaque cellule B différenciée du corps humain possède généralement une chaîne variable unique. Le domaine constant, qui ne se lie pas à l'anticorps, est le même pour tous les anticorps.

(a) Lorsqu'une cellule B de la lignée germinale arrive à maturité, une enzyme appelée ADN recombinase excise de manière aléatoire les segments V et J du gène de la chaîne légère. L'épissage au niveau de l'ARNm entraîne un nouveau réarrangement des gènes. En conséquence, (b) chaque anticorps possède une région variable unique capable de se lier à un antigène différent.

Comme pour les TCR et les BCR, la diversité des anticorps est produite par la mutation et la recombinaison d'environ 300 segments de gènes différents codant les domaines variables des chaînes légères et lourdes dans des cellules précurseurs qui sont destinées à devenir des cellules B. Les domaines variables des chaînes lourdes et légères interagissent pour former le site de liaison par lequel un anticorps peut se lier à un épitope spécifique sur un antigène. Le nombre de domaines constants répétés dans les classes d'Ig est le même pour tous les anticorps correspondant à une classe spécifique. Les anticorps sont structurellement similaires à la composante extracellulaire des BCR, et la maturation des lymphocytes B en plasmocytes peut être visualisée en termes simples lorsque la cellule acquiert la capacité de sécréter la partie extracellulaire de sa BCR en grande quantité.

Classes d'anticorps

Les anticorps peuvent être divisés en cinq classes - IgM, IgG, IgA, IgD, IgE - en fonction de leurs propriétés physicochimiques, structurelles et immunologiques. Les IgG, qui représentent environ 80 % de tous les anticorps, ont des chaînes lourdes qui se composent d'un domaine variable et de trois domaines constants identiques. Les IgA et les IgD ont également trois domaines constants par chaîne lourde, tandis que les IgM et les IgE ont chacun quatre domaines constants par chaîne lourde. Le domaine variable détermine la spécificité de liaison et le domaine constant de la chaîne lourde détermine le mécanisme d'action immunologique de la classe d'anticorps correspondante. Il est possible que deux anticorps aient les mêmes spécificités de liaison mais appartiennent à des classes différentes et, par conséquent, soient impliqués dans des fonctions différentes.

Après la production d'une défense adaptative contre un agent pathogène, les plasmocytes sécrètent généralement d'abord des IgM dans le sang. Les BCR sur les cellules B naïves appartiennent à la classe des IgM et parfois à celle des IgD. Les molécules d'IgM représentent environ dix pour cent de tous les anticorps. Avant la sécrétion d'anticorps, les plasmocytes assemblent les molécules d'IgM en pentamères (cinq anticorps individuels) reliés par une chaîne de jonction (J), comme indiqué ci-dessous. La disposition des pentamères signifie que ces macromolécules peuvent se lier à dix antigènes identiques. Cependant, les molécules d'IgM libérées au début de la réponse immunitaire adaptative ne se lient pas aux antigènes de manière aussi stable que les IgG, qui sont l'un des types possibles d'anticorps sécrétés en grande quantité lors d'une réexposition au même agent pathogène. Le tableau ci-dessous résume les propriétés des immunoglobulines et illustre leurs structures de base.

Les immunoglobulines ont des fonctions différentes, mais toutes sont composées de chaînes légères et lourdes qui forment une structure en Y.

Les IgA peuplent la salive, les larmes, le lait maternel et les sécrétions de mucus des voies gastro-intestinales, respiratoires et génito-urinaires. Collectivement, ces fluides corporels recouvrent et protègent la vaste muqueuse (4000 pieds carrés chez l'homme). Le nombre total de molécules d'IgA dans ces sécrétions corporelles est supérieur au nombre de molécules d'IgG dans le sérum sanguin. Une petite quantité d'IgA est également sécrétée dans le sérum sous forme monomérique. Inversement, une partie des IgM est sécrétée dans les fluides corporels de la muqueuse. Tout comme les IgM, les molécules d'IgA sont sécrétées sous forme de structures polymères liées à une chaîne J. Cependant, les IgA sont principalement sécrétées sous forme de molécules dimériques, et non de pentamères.

Les IgE sont présentes dans le sérum en petites quantités et se caractérisent surtout par leur rôle de médiateur de l'allergie. Les IgD sont également présentes en petites quantités. Comme les IgM, les BCR de la classe des IgD se trouvent à la surface des cellules B naïves. Cette classe favorise la reconnaissance des antigènes et la maturation des cellules B en plasmocytes.

Fonctions des anticorps

Les plasmocytes différenciés jouent un rôle crucial dans la réponse humorale, et les anticorps qu'ils sécrètent sont particulièrement importants contre les agents pathogènes extracellulaires et les toxines. Les anticorps circulent librement et agissent indépendamment des plasmocytes. Les anticorps peuvent être transférés d'un individu à l'autre pour protéger temporairement contre les maladies infectieuses. Par exemple, une personne qui a récemment produit une réponse immunitaire efficace contre un agent pathogène particulier peut donner son sang à un receveur non immunisé et lui conférer une immunité temporaire grâce aux anticorps présents dans le sérum sanguin du donneur. Ce phénomène est appelé immunité passive ; il se produit aussi naturellement pendant l'allaitement, ce qui rend les nourrissons allaités très résistants aux infections pendant les premiers mois de leur vie.

Les anticorps enrobent les agents pathogènes extracellulaires et les neutralisent, comme illustré ci-dessous, en bloquant les sites clés de l'agent pathogène qui augmentent leur infectivité (tels que les récepteurs qui "fixent" les agents pathogènes sur les cellules hôtes). La neutralisation des anticorps peut empêcher les agents pathogènes de pénétrer et d'infecter les cellules hôtes, contrairement à l'approche à médiation par CTL qui consiste à tuer les cellules déjà infectées pour empêcher la progression d'une infection établie. Les agents pathogènes neutralisés et enrobés d'anticorps peuvent ensuite être filtrés par la rate et éliminés dans l'urine ou les fèces.

Les anticorps peuvent inhiber l'infection (a) en empêchant l'antigène de se lier à sa cible, (b) en marquant un agent pathogène pour qu'il soit détruit par les macrophages ou les neutrophiles, ou (c) en activant la cascade du complément.

Les anticorps marquent également les agents pathogènes destinés à être détruits par les cellules phagocytaires, comme les macrophages ou les neutrophiles, car les cellules phagocytaires sont fortement attirées par les macromolécules complexées aux anticorps. Le renforcement de la phagocytose par les anticorps est appelé opsonisation. Dans un processus appelé fixation du complément, les IgM et IgG du sérum se lient aux antigènes et fournissent des sites d'ancrage sur lesquels les protéines séquentielles du complément peuvent se fixer. La combinaison des anticorps et du complément améliore encore l'opsonisation et favorise l'élimination rapide des agents pathogènes.

Affinité, avidité et réactivité croisée

Tous les anticorps ne se lient pas avec la même force, la même spécificité et la même stabilité. En fait, les anticorps présentent différentes affinités (attraction) en fonction de la complémentarité moléculaire entre les molécules d'antigènes et d'anticorps, comme illustré ci-dessous. Un anticorps ayant une plus grande affinité pour un antigène particulier se liera plus fortement et plus stablement, et devrait donc présenter une défense plus difficile contre l'agent pathogène correspondant à l'antigène spécifique.

(a) L'affinité se réfère à la force d'une seule interaction entre l'antigène et l'anticorps, tandis que l'avidité se réfère à la force de toutes les interactions combinées. (b) Un anticorps peut avoir une réaction croisée avec différents épitopes.

Le terme avidité décrit la liaison par des classes d'anticorps qui sont sécrétés sous forme de structures multivalentes jointes (comme les IgM et les IgA). Bien que l'avidité mesure la force de la liaison, tout comme l'affinité, l'avidité n'est pas simplement la somme des affinités des anticorps dans une structure multimérique. L'avidité dépend du nombre de sites de liaison identiques sur l'antigène détecté, ainsi que d'autres facteurs physiques et chimiques. En général, les anticorps multimériques, tels que les IgM pentamériques, sont classés comme ayant une affinité inférieure à celle des anticorps monomériques, mais une avidité élevée. Essentiellement, le fait que les anticorps multimériques puissent se lier à de nombreux antigènes simultanément compense leur force de liaison légèrement inférieure pour chaque interaction anticorps/antigène.

Les anticorps sécrétés après s'être liés à un épitope d'un antigène peuvent présenter une réactivité croisée pour des épitopes identiques ou similaires sur des antigènes différents. Comme un épitope correspond à une si petite région (la surface d'environ quatre à six acides aminés), il est possible que différentes macromolécules présentent les mêmes identités et orientations moléculaires sur de courtes régions. La réactivité croisée décrit le moment où un anticorps se lie non pas à l'antigène qui a provoqué sa synthèse et sa sécrétion, mais à un antigène différent.

La réactivité croisée peut être bénéfique si un individu développe une immunité contre plusieurs agents pathogènes apparentés alors qu'il n'a été exposé ou vacciné que contre l'un d'entre eux. Par exemple, une réactivité croisée des anticorps peut se produire contre les structures de surface similaires de diverses bactéries Gram-négatives. À l'inverse, les anticorps produits contre des composants moléculaires pathogènes qui ressemblent à des molécules d'eux-mêmes peuvent marquer incorrectement les cellules hôtes pour les détruire et causer des dommages auto-immuns. Les patients qui développent un lupus érythémateux systémique (LED) présentent généralement des anticorps qui réagissent avec leur propre ADN. Ces anticorps peuvent avoir été initialement dirigés contre l'acide nucléique de micro-organismes, mais ont ensuite réagi avec des auto-antigènes. Ce phénomène est également appelé mimétisme moléculaire.

Anticorps du système immunitaire muqueux

Les anticorps synthétisés par le système immunitaire des muqueuses comprennent les IgA et les IgM. Les lymphocytes B activés se différencient en plasmocytes muqueux qui synthétisent et sécrètent des IgA dimériques et, dans une moindre mesure, des IgM pentamériques. L'IgA sécrétée est abondante dans les larmes, la salive, le lait maternel et les sécrétions des voies gastro-intestinales et respiratoires. La sécrétion d'anticorps entraîne une réponse humorale locale aux surfaces épithéliales et empêche l'infection de la muqueuse en liant et en neutralisant les agents pathogènes.

D'après Antibodies