Collage magn´eto-stimul´e : sp´ecifique

2.3

Collage

magn´eto-stimul´e

:

interactions

sp´ecifiques biologiques

De mˆeme qu’au paragraphe 2.2, nous voulons contrˆoler l’adh´esion de parti- cules par un champ magn´etique. Dans ce qui suit, le collage n’est plus r´ealis´e grˆace `a des polym`eres adsorb´es mais grˆace `a une construction sp´ecifique an- tig`ene/anticorps.

Pour obtenir des chaˆınes permanentes, un antig`ene doit ˆetre pris en sandwich par deux anticorps greff´es sur deux particules magn´etiques comme sch´ematis´e Fig.2.27.A. Ac 1 Sa 1 Ac 2 Sa 2 Antigène

A

B

Fig. 2.27 – A : illustration du sandwich : anticorps/antig`ene/anticorps permettant de lier des particules entre elles. L’antig`ene poss`ede des sites antig´eniques not´es Sai

sp´ecifiques des anticorps Aci. B : particules (Ademtech, lot EPN) greff´ees avec un

IgG polyclonal anti-humain facteur de von Willebrand. Si on ajoute du plasma humain contenant le facteur de von Willebrand en forte quantit´e, toutes les particules s’agr`egent sous forme de chaˆınes apr`es application d’un champ magn´etique (plasma contenant 8 µg.mL-1_{de vWF, champ de 70 mT appliqu´e pendant 5 min). Ces chaˆınes persistent}

une fois le champ magn´etique annul´e. Clich´e C.G.

Il est rare qu’un antig`ene poss`ede plusieurs sites antig´eniques identiques per- mettant l’utilisation d’un anticorps monoclonal. Pour r´ealiser le sandwich anti- corps/antig`ene/anticorps, nous avons utilis´e deux approches : (i) l’emploi d’un anticorps polyclonal (Fig.2.27.B), (ii) l’utilisation de deux anticorps monoclo- naux11_.

11_{Soit les deux anticorps sont m´elang´es puis greff´es sur les particules, soit deux lots de par-}

CHAPITRE 2. AUTO-ASSEMBLAGES IRR´EVERSIBLES LIN´EAIRES 87

Couples antig`ene/anticorps :

– (i) : IgG anti-vWF humain/vWF humain/IgG anti-vWF humain

– (ii) : IFN-γ anti-souris (clone R4-6A2)/IFN-γ de souris/IFN-γ anti-souris (clone XMG1.2)

Toute la difficult´e de la d´ecoration des particules avec des anticorps r´eside dans le fait que celles-ci doivent ˆetre stables en l’absence de champ magn´etique ou apr`es application d’un champ si l’antig`ene est absent. De plus, afin d’obtenir des chaˆınes irr´eversibles parfaitement lin´eaires, les particules doivent s’agr´eger en pr´esence d’antig`ene seulement apr`es l’application d’un champ magn´etique suffisant (Fig.2.29).

100 µm

Fig. 2.28 – Particules greff´ees in- stables sous champ magn´etique (Upti- beads Streptavidine, ref : UPR09020, 0.88 µm de diam`etre, concentration m`ere). Un champ de 20 mT est ap- pliqu´e sur l’´echantillon (non dilu´e) pen- dant 2 min. Clich´e pris une fois le champ magn´etique annul´e. Clich´e C.G.

Le greffage de prot´eines `a la surface de particules ainsi que l’utilisation de tampons salins ou de milieux biologiques (plasma) vont modifier les port´ees des interactions. Il convient donc de maˆıtriser la stabilit´e des particules au cours du greffage, et lors de la mise en pr´esence de l’antig`ene12_.

On rappelle (voir paragraphe 1.2.3) que l’on doit ´egalement contrˆoler l’orien- tation de l’anticorps ainsi que la quantit´e greff´ee. Le premier point est crucial pour la fonctionnalit´e de l’anticorps. Le second joue (i) sur l’accessibilit´e de l’anticorps (s’ils sont trop pr`es les uns des autres, ils ne vont pas pouvoir se lier correctement `a l’antig`ene pour cause de gˆene st´erique) et (ii) sur la stabilit´e des particules comme le montre la Fig.2.28. Sur ce clich´e, on observe qu’apr`es application d’un champ magn´etique sur des particules greff´ees avec de la streptavidine, celles-ci restent organis´ees sous forme de batˆonnets, signe de leur mauvaise stabilit´e. Les prot´eines greff´ees sur les particules changent la charge de surface de celles-ci ce qui peut perturber leur stabilit´e. Ainsi des particules, recouvertes de prot´eines plac´ees dans un milieu dont le pH est ´egal au pI des prot´eines, sont presque neutres et donc g´en´eralement instables.

12_{L’antig`ene peut ˆetre soit purifi´e, soit contenu dans un milieu biologique, comme c’est le cas}

88 2.3. COLLAGE MAGN´ETO-STIMUL´E : SP´ECIFIQUE Le protocole de greffage des anticorps que nous avons ´elabor´e et les conditions d’obtention des chaˆınes irr´eversibles sont d´etaill´es en Annexe 3.

B

B=0

A

C

B

1

2

3

particules magnétiques plasma

antigène protéines (fibrinogène)

chaîne irréversible

Fig.2.29 –Principe d’obtention de chaˆınes irr´eversibles : il faut partir d’un ´echantillon de particules magn´etiques stables c’est-`a-dire qui se redispersent apr`es annulation du champ magn´etique (1A,B,C). On greffe des prot´eines (des IgG) sur les particules. Le greffage ne doit pas affecter la stabilit´e des particules (2A,B,C). Les particules greff´ees sont ensuite mises en pr´esence des antig`enes (contenus par exemple dans du plasma). On laisse les antig`enes r´eagir avec les anticorps pr´esents sur les particules. Apr`es ap- plication d’un champ magn´etique, les particules s’agr`egent sous forme de chaˆınes (3C). On formule le syst`eme afin qu’il n’y ait aucune agr´egation sans champ magn´etique (3A) c’est-`a-dire que les interactions entre particules doivent ˆetre r´epulsives et que seul le champ magn´etique permet de franchir la barri`ere d’´energie. Les forces r´epulsives entre particules fonctionnalis´ees avec les anticorps (en l’absence d’antig`ene- 2A,B,C) doivent donc ˆetre grandes et l’ajout des antig`enes ne doit pas perturber fortement cette stabi- lit´e. Il faut ´egalement limiter l’adsorption des prot´eines telles que le fibrinog`ene qui va induire des interactions non sp´ecifiques.

L’antig`ene est introduit avant l’application du champ magn´etique. Il faut attendre qu’il ait r´eagi avec les anticorps pr´esents sur les particules avant d’ap- pliquer le champ. Ce temps d’attente d´epend des interactions antig`enes/anticorps

CHAPITRE 2. AUTO-ASSEMBLAGES IRR´EVERSIBLES LIN´EAIRES 89 greff´es sur des particules. Le syst`eme est formul´e de telle sorte que les interac- tions entre les particules magn´etiques, recouvertes d’anticorps dont certains sont li´es `a des antig`enes, soient r´epulsives. Ainsi, pratiquement aucune agr´egation entre particules n’est visible en l’absence de champ. Par application du champ magn´etique, on rapproche les particules magn´etiques les unes des autres et on attend que la r´eaction antig`ene/anticorps s’effectue. Intuitivement, ce temps d’at- tente varie selon la libert´e de mouvement de l’anticorps, donc, notamment, selon la concentration d’anticorps `a la surface et la longueur du bras espaceur entre l’anticorps et la particule.

Dans notre cas, le vWF (antig`ene) est incub´e 5 min avec les particules magn´etiques greff´ees avec des IgG anti-vWF (anticorps) et l’on applique ensuite un champ de 70 mT pendant 5 min.

Le rapport des quantit´es antig`enes/anticorps est primordial : si les antig`enes sont en exc`es alors ils vont saturer les surfaces des particules qui ne vont alors plus pouvoir se lier. Les m´ethodes d´evelopp´ees pour quantifier les anticorps greff´es sont pr´esent´ees en Annexe 4.

Pour la suite, nous avons besoin de former un lien unique entre les particules afin d’´etudier la microm´ecanique d’un complexe anticorps/antig`ene/anticorps. Il faut alors r´egler la densit´e de prot´eines `a la surfaces des particules en fonction de la longueur des liens et de la distance entre les particules (Fig.2.30).

Une des applications de ce type d’assemblages concerne le diagnostic im- munologique bas´e sur le principe des tests d’agglutination [Baudry et al., 2004]. Le nombre de particules impliqu´ees dans les agr´egats est directement reli´e `a la concentration d’antig`enes pr´esents dans l’´echantillon `a analyser (voir paragraphe I.1.2).