Antigènes : définition et notions fondamentales
Un antigène est un composé de haut poids moléculaire portant des informations génétiquement étrangères, qui, lorsqu'il pénètre dans l'organisme, est reconnu par le système immunitaire et est capable de déclencher une réponse immunitaire visant à son élimination. En termes simples, un antigène est une molécule étrangère en réponse à laquelle le système immunitaire s'active et produit des anticorps.
La reconnaissance de l'antigène par l'anticorps ne se fait pas sur l'ensemble de la molécule, mais sur une petite partie de celle-ci. Cette partie est appelée épitope (déterminant antigénique). La zone correspondante de l'anticorps est le paratope. L'épitope et le paratope s'emboîtent géométriquement comme une clé dans une serrure. Au cours de la maturation des lymphocytes B, il se produit un réarrangement génique et une sélection de paratopes aux géométries variées, ce qui garantit une immense diversité d'anticorps.
La présentation de l'antigène au système immunitaire est assurée par trois types cellulaires seulement — les cellules présentatrices d'antigène (CPA) : les macrophages, les cellules dendritiques et une partie des lymphocytes B. Les CPA font le lien entre l'immunité innée et l'immunité adaptative.
Propriétés des antigènes
On distingue quatre propriétés principales des antigènes : l'antigénicité, l'altérité, l'immunogénicité et la spécificité.
- L'antigénicité est la capacité potentielle d'une molécule à induire la synthèse d'anticorps spécifiques et à interagir avec les facteurs immunitaires. Elle s'exprime par l'intermédiaire des épitopes. Exemples : les antigènes capsulaire (K), flagellaire (H) et somatique (O) des bactéries.
- L'altérité est une condition indispensable à l'expression de l'antigénicité. Les anticorps ne doivent être produits que contre des molécules étrangères. Si la réponse immunitaire est dirigée contre les propres antigènes de l'organisme, une maladie auto-immune se développe. L'altérité est relative : les anticorps reconnaissent une géométrie et non une génétique, ce qui rend possible une réactivité croisée.
- L'immunogénicité est la capacité d'un antigène à induire une réaction de défense d'une intensité déterminée. Elle dépend des caractéristiques moléculaires de l'antigène (nature, composition chimique, poids moléculaire, structure), de la clairance (dynamique d'apport et d'élimination) et de la réactivité de l'hôte (caractéristiques héréditaires).
- La spécificité est la capacité d'induire une réponse immunitaire strictement dirigée contre un épitope déterminé, ce qui garantit la précision de la reconnaissance.
Classification des antigènes
Selon le degré d'altérité, on distingue :
- Les auto-antigènes : propres antigènes de l'organisme, normalement tolérés ;
- Les isogéniques : antigènes d'individus génétiquement identiques (vrais jumeaux) ;
- Les syngéniques : antigènes d'individus d'une même espèce, génétiquement hétérogènes ;
- Les allogéniques : chez des représentants d'une même espèce lors d'une transplantation ;
- Les xénogéniques : le donneur et le receveur appartiennent à des espèces différentes ;
- À réactivité croisée : antigènes de différents organismes interagissant avec les mêmes facteurs immunitaires (exemple : Streptococcus pyogenes et les tissus cardiaques).
Selon la spécificité, on distingue les antigènes de groupe (communs au genre ou à la famille), d'espèce et de variant (de type) propres à certaines souches.
Selon le degré d'immunogénicité, on distingue : les immunogènes (antigènes complets) — induisent une réponse à part entière ; les haptènes (antigènes incomplets) — n'induisent une réponse qu'en complexe avec une protéine porteuse ; les tolérogènes — induisent une tolérance immunologique ; les auto-antigènes. Selon leur conformation, les épitopes se divisent en linéaires (continus) et conformationnels ; selon leur localisation, en terminaux et centraux.
Anticorps : origine et fonctions
Les anticorps sont les principaux facteurs humoraux de l'immunité adaptative ; ils circulent dans le sang et reconnaissent un large spectre d'antigènes avec une haute spécificité. Les anticorps sont produits par les plasmocytes — des lymphocytes B activés et différenciés au stade terminal.
À la surface du lymphocyte B, les anticorps jouent le rôle de récepteur — le BCR (B-cell receptor). Après la liaison de l'antigène au BCR, la cellule s'active, se transforme en plasmocyte et commence à sécréter des anticorps de la même spécificité que son récepteur membranaire. Sous l'influence de signaux provenant des lymphocytes T auxiliaires, il se produit un changement de classe et une maturation de l'affinité.
Principales fonctions des anticorps :
- L'opsonisation — facilitation de la phagocytose grâce à la reconnaissance et au maintien du microbe par le phagocyte ;
- La neutralization des toxines, des bactéries et des virus, et la prévention de leur pénétration dans les cellules ;
- L'activation du système du complément par la voie classique ;
- La participation à la cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps (ADCC) impliquant les cellules NK.
Propriétés des anticorps : affinité et avidité
L'affinité est le degré d'affinité spécifique du site actif de l'anticorps pour le déterminant antigénique, c'est-à-dire la précision de la correspondance géométrique entre le paratope et l'épitope. L'affinité est élevée pour les IgG et faible pour les IgM.
L'avidité est la force globale de liaison de la molécule d'anticorps à l'antigène, qui dépend du nombre de sites actifs. Les IgG possèdent deux sites de liaison — leur avidité est donc plus faible ; les IgM, en tant que pentamères, possèdent dix sites — leur avidité est donc élevée. Ainsi, les IgG ont une forte affinité pour une faible avidité, tandis que les IgM présentent l'inverse.
Structure et classes des immunoglobulines
La molécule d'anticorps se compose de deux chaînes lourdes (H) et de deux chaînes légères (L), reliées par des ponts disulfure. On distingue :
- Le fragment Fab — la partie variable, formée par les régions N-terminales des chaînes lourde et légère ; il contient le site de liaison à l'antigène ;
- Le fragment Fc — la partie constante, responsable des fonctions effectrices : liaison aux récepteurs cellulaires, activation du complément ;
- La région charnière située à la jonction des fragments Fab et Fc, qui assure la mobilité et l'ajustement à l'antigène.
La diversité des sites de liaison à l'antigène est obtenue grâce à des réarrangements géniques et à des hypermutations somatiques. Les anticorps reconnaissant les auto-antigènes sont éliminés.
Selon la structure du fragment Fc, on distingue cinq isotypes (classes) d'immunoglobulines :
- IgG, IgD, IgE — monomères ;
- IgA — existe sous forme de monomère sérique et de dimère sécrétoire ;
- IgM — pentamère doté de 10 sites de liaison à l'antigène, intervenant dans la réponse primaire.
Points clés
- L'antigène est une structure étrangère de haut poids moléculaire ; il est reconnu par son épitope, l'anticorps par son paratope.
- Les cellules présentatrices d'antigène sont uniquement les macrophages, les cellules dendritiques et une partie des lymphocytes B.
- Les quatre propriétés de l'antigène sont : l'antigénicité, l'altérité, l'immunogénicité et la spécificité.
- L'immunogénicité dépend des propriétés de l'antigène, de sa clairance et de la réactivité de l'organisme ; on distingue les antigènes complets, les haptènes, les tolérogènes et les auto-antigènes.
- Les anticorps sont produits par les plasmocytes — des lymphocytes B activés ; le BCR détermine la spécificité des immunoglobulines sécrétées.
- L'affinité est la précision de la correspondance paratope-épitope ; l'avidité est la force globale de liaison déterminée par le nombre de sites.
- La molécule d'Ig se compose de fragments Fab (de liaison à l'antigène) et Fc (effecteur), reliés par une région charnière.
- Il existe cinq isotypes : IgG, IgM (pentamère), IgA (mono- et dimère), IgD, IgE.