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Dépôt Institutionnel de l’Université libre de Bruxelles / Université libre de Bruxelles Institutional Repository
Thèse de doctorat/ PhD Thesis Citation APA:
Bruyns, C. (1977). Etude de l'apparition du répertoire immunitaire et des mécanismes de reconnaissance du soi et du non soi (Unpublished doctoral dissertation). Université libre de Bruxelles, Faculté des sciences, Bruxelles.
Disponible à / Available at permalink : https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/214270/3/8dc82821-5b1a-4847-92b1-546b3948d3dd.txt
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Faculté des Sciences
Laboratoire de Physiologie Animale
Etude de l’Apparition du Répertoire Immunitaire et des
Mécanismes de Reconnaissance du Soi et du Non Soi
Thèse présentée
en vue de l'obtention du grade légal de Docteur en Sciences Zoologiques.
Année Académique 1976 - 1977
+ CET OUVRAGE N'ETAMT PAS + DANS LE DOMAINE PUBLIC,
NE PEUT ETRE COMMUNIQUE ♦
^QU*AVEC L'AUTORISATION DE L'AUTEUR.♦
M+++++IH
ATHERINE BRUYNS
Etude de l'Apparition du Répertoire Immunitaire et des
Mécanismes de Reconnaissance du Soi et du Non Soi
e>
Thèse présentée
en vue de l'obtention du grade légal de Docteur en Sciences Zoologiques.
Année Académique 1976 - 1977
CATHERINE BRUYNS
Il me tient à.coeur d'exprimer ma profonde gratitu
de à Monsieur Jacques Urbain. Tout au long de ce travail, il m'a été d'un soutien indispensable tant par son intérêt constant et enthousiaste que par ses remarques pertinentes et sa disponibilité jamais démentie à partager d'enrichissantes discussions.
Qu'il me soit permis de remercier vivement Monsieur le Professeur J. Brachet pour l'intérêt qu'il a manifesté et les conseils qu'il a prodigués lors de la publication d'^une partie des résultats de cette thèse.
Je remercie chaletireusement Georgette Urbain-Vansan- ten pour son inégalable collaboration, ses judicieux conseils et son amitié.
Je voudrais exprimer toute ma reconnaissance à Christine De Vos-Cloetens, Viviane Hooghe, Annette Van Acker ainsi qu'à Claude Richard et Chantal Planard pour l'aide qu'elles m'ont apportée au cours de ce travail.
Un très grand merci à Mesdames Storms, Verleyen et Simon pour leur assistance technique.
Je remercie tous les membres du Laboratoire de Phy
siologie Animale de m'avoir adoptée et aidée avec tant de sympathie et de gentillesse.
Je dédierai enfin une pensée spéciale à mes parents et à mes amis, en particulier à Nicole Tasiaux, compagne insépara
ble des bons et des moins bons jours.
468614
INTRODUCTION. ' 1 I. Aspect phylogénétique de la réponse immunitaire 4 .
1 . la quasi-immunoreconnaissance 4
2. l’immunité primordiale de type cellulaire 5 5. l’immunité cellulaire et humorale intégrée 6 II, Diversité du répertoire immunologique au niveau humoral 8
Structure 9
Isotypie 11
Allotypie 11
Idiotypie 11
III. Diversité du répertoire immunologique au niveau cellulaire 15 1. Une cellule produit un seul type moléculaire d'anti
corps 16
1.1. exclusion intercistronique 16
1.2. exclusion interallélique 17
1.5» restriction au niveau des régions variables 18
2. Précurseurs des plasmocytes 19
3. Réceptexirs de membrane 21
3.1. Mise en évidence 21
3.2. Nature immunoglobulinique des récepteurs 22
3.3» Mobilité des récepteurs 25
4. Populations lymphocytaires B et T 29
4.1. Complexe majeur d'histocompatibilité 30 4.2. Maxquetirs de membrane des cellules B 55 4.5» Marqueurs de membrane des cellules T 55
4.4. Coopération T-B 42
5. Mécanismes de la différenciation 47
5.1. Différenciation des lymphocytes T 48 5.2, Différenciation des lymphocytes B 51
6. Expression de la différenciation 54
6.1, Expression des régions constantes 54 6.2, Expression des régions variables 58 7. Justification de l’intérêt des études 6l
Tolérance naturelle 63
MATERIEL ET METHODES 66
V
1. Détection de cellules fixant un antigène 2. Fréquence des cellules fixant un antigène 5. Récepteurs de Fc
5.1. Existence des récepteurs de Fc
5.2. Intervention du récepteur du Fc dans la fixation des AC fluorescents spécifiques
5.5. Conclusion
4. Multispécificité des cellules à récepteurs Cellules à fluorescence non coïncidente 4 .2 . )
4.5. Liaison de deux antigènes distincts 4.4. G onclusion
5. Biosynthèse des récepteurs par les cellules
5.1. Resynthèse de HIg et de récepteurs anti-TflV
5.2. Resynthèse de récepteurs de spécificités différentes 5.5. Conclusion
2e Partie : Ontogénèse des lymphocytes B de so\iris et inactiva
tion par l'antigène des lymphocytes B "précoces"
1. Cinétique d'apparition des cellules B
1.1. Cinétique d'apparition des cellules portant des Ig de membrane dans le foie et la rate de foetus et dans la rate de souriceaux
1.2, Classe des Ig de membrane portées par les lymphocytes des foetus et des souriceaux
1.5. Cinétique d'apparition des cellules portant des récep
teurs spécifiques d'un antigène donné dans le foie et la rate de foetus et dans la rate de souriceaux
1.4. Cinétique d'apparition du récepteur du Fc vs
2. Les cellules qui portent des MIg sont-elles en division active?
5. Les lymphocytes des foetus et des sotiriceaux synthétisent- ils eux-mêmes leurs récepteurs de membrane?
5.1. Culture de cellules dissociées
5.2, Cultures de fragments de foies foetaux 5.5. Conclusion générale
4. Effet de l'interaction "in vivo" d'un ligand avec des cel
lules précoces 4.1. Témoins
4.2. Injection de KLH
4.5. Injection d'un antiserum anti-Ig ou anti-IgM 4.4. Conclusion générale
89 91 95 94 94 98 99 99 101 102
104 104 105
107 108
109 110
111 112
118 120
121
125 126 150 152
155 155 155 156 159
1. Réstxmé des résultats expérimentaiix 142 2. Expression des régions variables sur la membrane des lym
phocytes précurseurs 145
2.1. Fréquence des cellules à récepteurs spécifiques 145
a) faibles fréquences 145
b) fréquences élevées 145
2.2. Existence possible de lymphocytes multispécifiques I50 5, Implications quanta l'origine de la diversité des anti
corps et à la régulation du système immunitaire 158
3.1. Théories somatiques 158
Théories germinatives 159
3«2. Théorie de sélection clonale I6I
Théorie du réseau 162
Hypothèse d'tine sélection subcellulaire I64 4. Conclusion générale de la Ire partie I67
2ème Partie : Ontogénèse des lymphocytes B de souris et inacti
vation par l'antigène des lymphocytes B "précoces" 168
1 . Résumé des résultats expérimentatix I68
2. Apparition des lymphocytes B pendant l'ontogénèse I69 3. Capacités biosynthétiques des lymphocytes foetaux et néo
nataux 178
4. L'inactivation des lymphocytes B précoces et le phénomène
de tolérance immunologique 180
CONCLUSIONS GENERALES ET HYPOTHESES 19O
BIBLIOGRAPHIE 197
(M) Ig AG AC TÎIV KLH
Fl- = FITC Rho- = TRITC
S
MOPC PBS BSS FCS RAM GAM RAG GAR PEG BNP TNP LPS BSA Con A PHA
= immunoglobTiline (de membrane)
= antigène
= anticorps
= virus de la mosaïque du tabac (tobacco mosaïc virus)
= hémocyanine de patelle (keyhole limpet hemocyanin)
=5 isothiocyanate de fluorescéine
= isothiocyanate de tétraméthylrhodamine
= troisième composant du complément
= protéipe de myélome (minerai oil plasmacytoma)
= tampon phosphate (phosphate buffered saline)
= solution saline équilibrée (balanced sait solution)
= .sérum foetal de veau (foetal calf sérum)
= anti-souris fait chez le lapin (rabbit anti-mouse)
= anti-souris fait chez la chèvre (goat anti-mouse)
= anti-chèvre fait chez le lapin (rabbit anti-goat)
= anti-lapin fait chez la chèvre (goat anti-rabbit)
= polyéthylène glycol
= dinitrophénol
= trinitrophénol î= lipopolysaccharide
= sérum albumine bovine
= concanavaline A
= phytohémagglutinine
L'origine et l’expression de la diversité des anticorps sont des ques
tions fondamentales en immimologie.
Nous avons essayé d'approfondir dans cette thèse certains points qui y sont relatifs tout d'abord, en étudiant, chez une souris adulte non im- mvmisée, l'étendue de la diversité du répertoire exprimé sur les récep
teurs immunoglobuliniques membranaires d'xin lymphocyte. Divers arguments expérimentaux (l'existence d'une fréquence élevée de lymphocytes spécifi
ques d'un antigène donné, la démonstration directe de la laison de dexix antigènes distincts sur la membrane d'xin même lymphocyte, la mise en évi
dence de cellules capables de resynthétiser des réceptetirs de plusieurs spécificités) nous ont suggéré qu'il existe, au sein de la population to
tale des lymphocytes B matures et vierges capables de lier des antigènes, deiix catégories de cellules : les unes sont Tini spécifique s et possèdent des récepteurs d'une seule et même spécificité; les autres, les plus nom
breuses, sont multispécifiques en ce qu'elles portent plusieurs types de récepte\irs de spécificité restreinte. Ces cellules pourraient ne présen
ter aucxme réactivité vis-à-vis de l'antigène.
Toutefois, comme le développement de la compétence immunologique ne dé
pend pas seulement de l'expression, STir la membrane lymphocytaire, d'une gamme suffisamment large de spécificités différentes mais aussi de l'ap
parition et de la maturation des cellules requises lors de l'induction d'iine réponse, nous avons entrepris, dans la seconde partie du travail, des recherches sur l'ontogénèse des lymphocytes B. Chez la souris, les cellules B immunocompétentes et leiirs précurseurs apparaissent relative
ment tôt au cours du développement embryonnaire (au 15e jotir de la gesta
tion dans le foie, au 17e jour dans la rate). La diversité du répertoire est déjà considérable chez les foetus et elle apparaît en \m temps très court. Cependant, aucune réponse hiunorale n'est décelable avant la se
conde semaine d'âge. Nous avons donc été amenés à analyser les mécanis
mes de régulation qui définissent le répertoire utilisable. Les expérien
ces montrent que les lymphocytes jeunes (immatures) et adultes (matures)
récepteurs immtmoglobuliniques) et paraissent dès lors particulièrement plus sensibles à l'induction d'une tolérance ou d'une suppression qu'à l'induction d'une réponse imm-unitaire. L'étape de maturation critique se produirait vers le 10e jour de la vie postnatale.
L'inactivation des lymphocytes B précoces jouerait ■un rôle important dans l'établissement de la tolérance, qu'il s'agisse de la tolérance na^
tTirelle, de la tolérance néonatale ou de la tolérance chez l'animal a- dulte.
Les divers résul'tats sont intégrés dans un modèle général de différen
ciation des lymphocytes B.
Une hypothèse est proposée pour expliquer l'installation de la toléran
ce naturelle.
I N T R 0 D U C T" I 0 N.
Le système immunitaire est essentiel au bien-être et à la survie d'un individu.
Il protège un organisme entier contre des agents pathogènes potentiels de l'environnement extériexir en lui permettant de réagir à l'introduc
tion d'une infinité de substances étrangères quelconques (antigènes) par la synthèse de nombreuses espèces moléculaires d'immunoglobulines (anticorps) capables de se fixer de manière spécifique à ces différents antigènes.
En fait, le système immunitaire s'est développé probablement pendant l'évolution non seulement pour défendre l'organisme contre des menaces extérieures, mais aussi pour le défendre contre des menaces pathologi
ques internes. C'est le concept de "stirveillance immtmologique" dévelop
pé principalement par Burnet (l9?0).
Ce rôle de surveillance consiste à distinguer les cellules "soi" (self) des cellules "non soi" (nonself) apparues suite à des modifications gé
nétiques, par exemple des mutations, encourues par les cellules somati
ques de l'animal. L'organisme peut ainsi rapidement éliminer des cellu
les antigéniquement changées (modifications des déterminants antigèni
ques présents à la surface cellulaire) qui représentent une réelle mena
ce pour sa survie.
De nombreux faits expérimentaux ont démontré que le système immimitaire répondait à l'apparition de cellules cancéreuses et qu'il pouvait, dans de nombreux cas, prévenir l'établissement et le développement de telles cellules au sein de l'organisme.
Les théories génétiques, aujoiurd'hui admises comme indiscutables, stipu
lent que l'information nécessaire à la synthèse d'un anticorps spécifique
s
est contenue dans le génome de l'animal (DNA des cellules productrices de l'anticorps). La spécificité de la molécule est donc déterminée par sa structiire propre, séquence ordonnée d'acides aminés. Vu le nom
bre infini de stimuli antigéniques totalement imprévisibles, c'est-à- dire indépendants de l'évolution de l'animal, il doit exister un maté
riel génétique considérable.
L'étendue et la spécificité de la réponse imm^unitaire suscitent des questions fondamentales sur l'origine de l'information, sur la manière dont elle est stockée ainsi que stir la manière dont elle est sélective
ment exprimée. Des mécanismes de régulation sont en effet impliqués d'une part par le fait qu'un animal ne synthétise qu'un ou plusieurs types particuliers d'anticorps en réponse à un stimulus antigénique don né et d'autre part par le fait qu'un animal est naturellement tolérant à ses propres constituants.
Deux problèmes essentiels se posent donc en immunologie (Jerne 1975) î
- Comment le système immunocompétent est-il apparu pendant l'évolution et comment apparaît-il pendant l'ontogénèse?
- Comment fonctionne-t-il et quels sont les mécanismes de régulation
qui contrôlent ce fonctionnement? o
Nous essayerons d'éclaircir, dans cette thèse, certains points relatifs à ces deux questions fondamentales.
Le système imm-unocompétent peut être défini comme un système permettant à un individu vertébré de répondre à l'introduction d'une infinité de stimuli antigéniques différents et imprévisibles par la synthèse de mo
lécules d'anticorps spécifiques.
Les effecte-urs de la réponse immunologique sont :
- les anticorps ; molécules protéiques produites par les plasmocytes, secrétées dans le sérum ou dans les fluides tissulaires, capables de se lier à toute substance dont un déterminant antigénique corres
pond à une partie d*elles-mêmes, leur site actif.
Ces anticorps sont responsables de l'immunité hximorale.
- les lymphocytes ; cellules immunocompétentes qui se subdivisent fon
damentalement en cellules B, dérivées de la moëlle osseuse, précur- sexirs des cellules productrices d'anticorps, intervenant donc direc
tement dans l'immunité humorale et en cellules T, dérivées du thymus, impliquées directement dans des réactions d'histocompatibilité (re
jet de greffes et de tumeurs) et dans des processus d'hypersensibili
té retardée, responsables donc de l'immunité cellulaire.
Selon l'organisme et l'antigène peuvent apparaître des réactions immu
nitaires de type cellulaire, de type hiimoral ou des detix types intégrés
I, ASPECT PHYLOGENIQUE DE LA REPONSE -IMMUNITAIRE.
Les deux types d'immunité, cellulaire et humorale, ne sont pas ap
parus simultanément au cours de la phylogénèse. La première mani
festation de défense fut de type cellulaire.
En effet, la phagocytose, processus d'ingestion de matériel étranger, est probablement la plus ancienne des réactions immunologiques : elle se retrouve même chez les protozoaires. C'est une réponse non spécifique qui contribue de manière significative à la résistance d'un animal, invertébré ou vertébré, à des organismes infectieux.
La phagocytose et les événements qui l'accompagnent seraient les pré
curseurs, dans l'évolution, d'une immunité cellulaire caractérisée, dans sa forme la plus complexe, par une spécificité, une mémoire et une intégration étroite avec une synthèse d'anticorps.
En fait, Cooper E.L. (l9?6) distingue trois niveaux principaux dans l'évolution de l'immunité au sein du règne animal :
1. la quasi-immunoreconnaissance ;
Elle a été démontrée principalement chez les invertébrés (proto
zoaires, éponges, cnidaires et tuniciers entre-autres), mais elle se manifeste également chez les mammifères.
Cette reconnaissance mérite sa qualification d'immxinologique par
ce qu'elle contribue à défendre spécifiquement l'intégrité de l'animal ; elle permet donc de reconnaître comme "non soi" des cellules et des tissus allogénéiques et entraîne des réactions d'incompatibilité.
C'est, semble-t-il, le seul attribut des réponses immunitaires chez de nombreux invertébrés.
De tels mécanismes de reconnaissance cellulaire sont contrôlés par des loci génétiques dont la complexité évolue conjointement à un polymorphisme grandissant des antigènes de surface. Ils se
raient d'ailletirs à l'origine d'une immunité cellulaire spécifi
que.
Oka (voir Urbain 1974 et Mâkelâ et al. 1976) a proposé un tel mécanisme de reconnaissance cellulaire pour expliquer comment certains organismes comme les tuniciers pouvaient s'assembler en grandes colonies. Il a en effet montré que seules des colo
nies de "Botryllus" génotypiquement compatibles pouvaient fu
sionner et que cette compatibilité était contrôlée par un locus génétique unique et requ érait le partage de au moins tin allèle.
Donc, des animaux de génotype AD peuvent fusionner avec BD mais pas avec BC.
Chez les tuniciers, la fusion des colonies est un événement phy
siologique. Seul un ensemble de récepteurs appariés (produits par l'allèle D dans la fusion de AD et BD) est requis pour le contact intime entre des colonies.
Chez les vertébrés, la situation est différente ; ainsi, des cellules de génotype BD introduites dans un organisme AD seraient rejetées parce qu'elles possèdent l'allèle B. Cependant, il sem
ble qu'une reconnaissance du "soi" spécifique du génotype ait été conservée dans l'évolution. Elle a été démontrée au niveau des interactions lymphocytaires ; une coopération physiologique efficace nécessite des lymphocytes T et B interagissants l'ex
pression d'un allèle commun du complexe majeur d'histocompatibi
lité (Katz et al. 1 973c).Nous parlerons ultérietirement plus en détails de cet effet haplotype.
2. l'immunité -primordiale de type cellulaire ;
Elle apparaît chez les invertébrés coelomates, notamment chez les annélides et les échinodermes,
La caractéristique la plus frappante de ce type d'immunité est de posséder la mémoire et la spécificité immimologiques, mais pas la capacité de synthétiser des auticorps.
A ce niveau de la phylogénèse, le nombre de déterminants antigè
niques reconnus spécifiquement par les coelomocytes est plus restreint qu'à un niveau plus avancé dans l'évolution immunolo
gique où il y a synthèse d'anticorps.
Les coeloraocytes posséderaient des propriétés de surface inté
ressantes qui pourraient se révéler fort instructives dans l'étude de l'origine des récepteurs de membrane.
3 • l'immunité cellulaire et humorale inté^ccée ;
Seuls les vertébrés (poissons, amphibiens, reptiles, oiseaux et mammifères) possèdent un tel système immunitaire complexe qui combine l'action des cellules et de leurs produits, les anti
corps.
Les cellules imm\inologiques phylogénétiquement les plus ancien
nes sont les cellules T. Elles sont responsables des phénomènes d'immunité cellulaire (rejet de greffes, hypersensibilité retar
dée) et seraient également chargées de la "surveillance immuno
logique" dont nous avons parlé précédemment.
Les cellules B sont quant à elles impliquées dans la synthèse d'anticorps, molécules effectrices d'une réponse humorale spéci
fique qui est, d'un point de vue immunologique, la principale caractéristique qui distingue les vertébrés des invertébrés.
Des poissons aux mammifères, le nombre et l'hétérogénéité des anticorps synthétisés ont évolué vers un accroissement et une diversification. Les immxmoglobulines de mammifères sont en ef
fet subdivisées en cinq classes majeures (igM, IgG, IgA, IgD et IgE) et en de nombreuses sous-classes qui diffèrent par leurs propriétés physicochimiques et immunologiques. Tous les verté
brés, même les lamproies qui sont les seuls survivants de la lignée la plus ancienne, synthétisent des immunoglobulines com
parables aux IgM. Les IgG sont probablement apparues en premier lieu chez les amphibiens anoures. Les autres classes de verté
brés plus avancées (reptiles, oiseaux) montrent des classes mul
tiples d’immtinoglobulines, similaires aux IgM, IgG et peut-être aussi aux autres classes d'Ig des mammifères.
Au sein des diverses espèces de vertébrés, la ressemblance des chaînes d'immtinoglobulines (du point de vue des propriétés élec-
trophorétiques, poids moléculaire et contenu en carbohydrates) est d'ailletirs remarquable. (Cooper E.L, 1976).
Sur base d'informations obtenues par computer et par comparai
sons avec d'autres protéines très étudiées, telles le cytochro
me C ou l'hémoglobine, il semblerait que les IgM aient évolué de manière très conservative parmi l'espèce Yertébré.
Il y a également des homologies évidentes entre les régions va
riables de la chaîne lourde pour diverses espèces de vertébrés.
Les immunoglobulines des vertébrés primitifs ressemblent à cel
les de l'homme dans la diversité des séquences d'acides aminés.
Le contrôle génétique de la structure immunoglobulinique a donc commencé très tôt dans l'évolution des vertébrés ; un gène an
cêtre commun aurait produit, par duplications successives, les différents gènes codant pour les régions variables et les ré
gions constantes. (Cooper E.L. 1976, Vuilmart 1976). Il s'agit probablement d'un gène(s) codant pour les protéines constituti
ves de la membrane (V/uilmart 1976).
En conclusion, il apparaît que la reconnaissance des cellules étran
gères est la caractéristique commune à tous les systèmes immunitai
res, indépendante du niveau d'évolution. Il est en effet essentiel pour la survie d'un organisme que son système immunitaire exerce ce rôle de "surveillance".
Par ailleurs, la principale différence entre invertébrés et verté
brés du point de vue de la réponse immunologique réside d'une part, en l'apparition d'une réponse hiimorale spécifique et d'autre part, en l'étendue du répertoire ; les vertébrés ont une capacité illimi
tée de répondre à une infinité de stimuli antigéniques différents et imprévisibles.
Nous aborderons, dans cette introduction, l'étude du système immu
nologique complexe et hautement perfectionné des mammifères en ana- lysant son énorme diversité d'abord au niveau humoral, puis au ni
veau cellulaire.
II. DIVERSITE DU REPERTOIRE II>IMUNOLOGIQUE AU NIVEAU HUMORAL.
En réponse à l'injection d'un antigène, un animal synthétise une population d'anticorps spécifiques extrêmement hétérogènes. Cette hétérogénéité a été mise en évidence notamment par des techniques d'électrophorèse en gradient de pH (Awdeh et al. 1968, V/illiamson 1971).
La diversité du répertoire immunologique au niveau d'une synthèse humorale d'anticorps a été largement étudiée. Nous nous contente
rons d'en rappeler les caractéristiques principales.
Les immunoglobulines de mammifères se subdivisent en cinq classes majeures différant par des propriétés physicochimiques et immuno
logiques :
Some propetties of the immunoglobulin classes of man.
yG yA yM yO y£
Sérum concentration mg/100 ml
800-1,680 140-420 50-190 3-40 0-01-0-14
Molecular weight 150,000 150.000 to 400.000
950,000 180,000 190.000
Sédimentation co-efficient 6-7S 7Sto lis 18-20S 6-2-6-8S 8-2S
Cross the placenta 7 Yes No No No No
Light chains K.X K.X K.X K.X K.X
Heavy chains y a F s €
Heavy chain 53,000 64,000 70.000 60,000- 72,500
Molecular weight (52,000) 70,000
Sub-classes known 4 2 2 ? 7
Molecular formula y2Ki (aj)C2)m (F2K2)s ^2^2 fjlCj
y2K2 (ajx-j)m (^2^2)5 62X2 €2X2
Carbohydrate content (%) 2 6-10 9-12 12.7 11-7
Antibody actiyity? Yes Yes Yes Yes Yes
Complément Fixation ? Yes No Yes 7 7
(From: Marchalonis & Cône, AJEBAK, 51 : 461. 1973.)
La classe la plus représentée parmi les molécules d'immunoglobu
lines sécrétées est celle des IgG. Ces dernières présentent une structure relativement simple qui constitue la sous-unité struc- t\irale de base poiir'toutes les classes d'immimoglobulines.
Structure : Porter (l96?) et Edelman (196?).
Chaque molécule d'IgG est constituée de 2 chaînes polypeptidiques lourdes identiques (chaînes H - poids moléculaire 55«000) et 2 chaînes polypeptidiques légères identiques (chaînes L - poids mo
léculaire 23.000) liées par des ponts disulfures et des interac
tions non covalentes.
La molécule se sépare en 3 domaines distincts, les domaines Fab et le domaine P^, réunis par la région charnière de la chaîne H, particulièrement accessible à des enzymes protéolytiques tels que la papaïne et la pepsine.
Chaque chaîne L est partagée en une région variable (Vj^), partie amino-terminale constituée d'environ 110 résidus acides-aminés au sein de laquelle se remarquent des différences fréquentes de séquence, et en une région constante (C^), partie carboxyl-termi-
ij
nale de même grandeur, pratiquement identique de molécule à molé
cule .
La région variable de la chaîne H (V^) est homologue à et a approximativement la même taille (110 résidus acides-aminés). La partie constante de la chaîne H (Cj^) est formée de 3 régions li
néaires liées, CH 1, CH 2, CH 3 homologues entre-elles et à C^.
Initialement, les régions variables et les régions constantes étaient définies par la variabilité ou l'absence de variabilité de leurs séquences d'acides aminés. En fait, Capra (l9?l) a mon
tré que V„ et Y, se composent de régions où les substitutions d'a-
Il ij
cides aminés sont très fréquentes : ce sont les zones hypervaria
bles. Elles sont au nombre de 3 et sont séparées par des régions de moins grande variabilité qui constituent "l'ossature" (frane- work) de la région variable.
Les régions variables (côté Fab'2) sont concernées par des fonc
tions de reconnaissance et de liaison d'vin antigène; elles déter
minent donc la spécificité de 1 ' imm-unoglobuline.
Des études par microscope électronique, cristallographie aux ray
ons X et par "affinity labelling" ont montré que, lors du reploie
ment des chaînes, les régions hypervariables qui sont séparées dans la struct\ire primaire, se rapprochent pour former une cavité, le site actif de la molécule d'anticorps qui est destiné à la re
connaissance spécifique d'un antigène.
Les 2 sous-unités Fab ont des propriétés identiques et chacune peut réagir avec un déterminant antigénique. L'énergie de liaison d'un fragment Fab pour un déterminant antigénique est définie com
me son affinité pour le déterminant . La capacité d'une molécule d'anticorps de lier un antigène, c'est-à-dire son avidité, est une fonction de l'affinité et du nombre de sites de liaison.
Les régions constantes (côté F ) sont concernées par les interac- c
tiens entre chaînes et par des fonctions telles que la fixation du complément, le transfert placentaire et la liaison aux membranes cellulaires. Elles sont caractéristiques de l'espèce animale et de la classe d'immunoglobuline. En effet, ce sont les différentes structures des parties constantes des chaînes H qui distinguent différentes classes et sous-classes au sein des molécules d'immu
noglobulines :jx pour IgM, j pour IgG, c< pour IgA...
Au niveau des chaînes L se distinguent deux types de chaînes K. et
X
t q.'ni peuvent être associées aux différents types de chaînes H.O O O
L'hétérogénéité des immunoglobulines est le résultat de trois ty
pes de variabilité au sein des séquences d'acides-aminés ; l'iso
typie, l'allotypie et l'idiotypie.
O
L*Isotypie »
Les isotypes sont des marqueurs génétiques héréditaires communs à tous les individus d'une même espèce. Ils sont localisés dans la partie constante de la molécule d'immunoglobuline et définissent donc différentes classes, sous-classes et types de chaînes poly
peptidiques au sein des immunoglobulines.
Les marqueurs isotypiques sont l'expression de différents gènes de structure.
Ils sont détectés par des antisera préparés dans d'autres espèces animales.
L'allotypie.
Le phénomène d'allotypie fut découvert par Oudin (1956) qui a ob
servé que des anticorps de lapin pouvaient être immunogènes quand ils étaient injectés à certains autres lapins.
Les marque-urs allotypiques sont définis comme des déterminants an
tigèniques héréditaires spécifiques d'un groupe d'individus au sein d'une espèce animale. Ils peuvent être présents sur des molécules de même isotype.
Ils sont localisés au niveau des parties constantes, à l'exception des marqueurs allotypiques des "séries a, x, y" du lapin qui sont situés dans la région variable de la chaîne H, probablement dans la charpente de V„ c'est-à-dire les parties plus constantes situées
n
en dehors des zones hypervariables (Kindt et Kunkel 1975)»
Ils sont l'expression d'un polymorphisme allélique qui se traduit par l'existence de formes multiples (allèles) de gènes immunoglo
bulines à des loci génétiques distincts.
Les allotypes sont décelés dans des antisera obtenus par immunisa
tions au sein de la même espèce animale.
L'idiotypie.
Les hétérogénéités isotypique et allotypique ne peuvent expliquer le répertoire énorme des spécificités (sites actifs) qu'un animal
peut potentiellement exprimer. Le site actif d*un anticorps étant formé par la j\ixtaposition des régions variables des chaînes H et L, la singularité d'xin anticorps homogène est ime conséquence de la séquence d'acides* aminés de ses régions variables, c'est-à-dire de son idiotype.
Quand un animal répond à un immunogène, un nombre énorme d'idioty
pes spécifiques de l'antigène apparaissent dans le sérum.
Les déterminants idiotypiques sont des marqueurs génétiques carac
térisant certains anticorps d'un individu ou d'un groupe d'indivi
dus. Ce sont des déterminants antigéniques propres aux régions va
riables et Vt d'un anticorps de spécificité donnée. Ils sont donc l'expression du plus haut degré du polymorphisme des immxmo- globulines.
Les marqueurs idiotypiques ne semblent en général pas être trans
missibles héréditairement ; un sérum antiidiotypique ne reconnaît le plus souvent que l'idiotype homologue, c'est-à-dire l'idiotype qui a servi d'immunogène.
Cependant, il peut y avoir une transmission héréditaire de marqueurs idiotypiques dans certains systèmes particuliers. (Eichman 1975)*
Depuis les travaux de Brient et Nisonoff (l970) qui ont montré que la liaison d'un haptène (le DNP) avec le site actif d'une mo
lécule d'anticorps anti-haptène (anti-DNP) bloquait les réactions idiotype/anti-idiotype, l'existence d'une compétition entre anti
gène et antiidiotype pour des mêmes sites ou des sites voisins si
tués dans la région variable a été établie.
Des études de séquences de régions variables réalisées par Capra et Kehoe (l975) ont confirmé qu'il y avait des relations étroites entre sites actifs, régions hypervariables et déterminants idio
typiques.
Les différents travaux sur l'allotypie et l'idiotypie ont contri
bué largement à l'étude du contrôle génétique de la synthèse
ce qu'on appelle actuellement le phénomène de Todd (voir Kindt 1975)* En 1965, Todd observa que des allotypes du locus a du lapin étaient présents sur des molécules appartenant à deux classes différentes d'immxmoglobulines (igG et IgM). Cette ob
servation, présence d'un même marqueur de sur des diffé
rents, eut d'importantes implications génétiques : elle suggéra qu'une chaîne polypeptidique était codée par plus qu'un seul gène.
Cette hypothèse "deux gènes codent pour la synthèse d'une chaî
ne polypeptidique" est appuyée entre-autres par les études de Mage et al.(1971) sur l'association de marqueurs allotypiques de V„ et C.T chez le lauin et par les travaux récents de Kunkel qui révèlent l'existence de myélomes biclonaux partageant des déterminants idiotypiques identiques (Kunkel et Kindt 1975)»
Hozumi et Tonegav'a (l976) ont démontré que les gènes V et C sont localisés en des endroits différents du chromosome et que dès lors tin mécanisme d'intégration des séquences V et C au ni
veau du DNA paraît possible.
En effet, ils ont réalisé des hybridations de fragments de DNA (extrait de cellules embryonnaires de soiiris Balb/c ou de plas- macytomes MOPC 521 et digéré complètement par \ine endonucléase de restriction Bam Hl) porteurs des séquences codant pour les régions/-V et C de chaînes légères IC avec du niRNA de MOPC 521
( lé ) marqué à I Ils ont obtenu des types d'hybridation complètement différents dans les génomes des cellules embryon
naires ou des plasmacytomes et ont interprété leurs résultats de la manière suivante : les gènes et C |,/ qui, dans les cel Iules embryonnaires, sont à quelque distance l'un de l'autre sont joints pendant la différenciation des lymphocytes pooir for mer une chaîne polynucléotidique continue. Cette jonction s'ef
fectue au sein des deux chromosomes homologues.
O
- La démonstration d'une exclusion allélique dans des cellules productrices d'anticorps fut la première observation d'une ex
pression sélective de gènes autosomes.
- Des techniques de suppression allotypique ou idiotypique (qui nécessitent l'administration "in vivo" d'anticorps dressés contre un allotype ou un idiotype pour réduire ou stopper la production de cet allotype ou idiotype) sont largement employées dans des travaux sur l'immunologie cellulaire ou sur l'ontogénèse de la réponse immunitaire.
- L'utilisation conjointe de marqueurs idiotypiques et de marqueurs allotypiques de peut aider à définir les relations existant
XI
entre ces marqueurs de la région variable. Urbain et al. (l975) ont présenté des données montrant, chez lapin hyperimmunisé contre le virus de la mosaïque du tabac, un partage d'idiotypes par des molécules d'allotypes différents. Ces résultats montrent qu'au moins dans certains cas, il existe xine relation bien déter
minée entre les anticorps spécifiques produits par différents clones de cellules activées par un antigène. Les motifs idioty
piques pourraient donc être impliqués dans la régulation du sys
tème immunitaire (Jerne 1974> Urbain 1976a).
r
O
III. DIVERSITE DU REPERTOIRE H-n-TONOLOGIQUE AU NIVEAU CELLULAIRE.
En fait, l'hétérogénéité observée an niveau d'une synthèse humorale d'anticorps est le re-flet de l'existence d'un grand nombre de clones cellulaires différents, chacun produisant tine population homogène d'anticorps.
Le caractère clonal de la réponse imm.unologique a été suggéré notam
ment pax :
- l'étude des plasmacytomes (cancer des cellules productrices d'an
ticorps) responsables de plusieurs syndromes tels que les gammo- pathies bénignes, les myélomes multiples et la macroglobulinémie de V/aldenstrbm chez l'homme ou les tumeurs cellulaires induites par injection d'huile minérale chez la souris, (revue par Haber 1968 et Krause 1970). Ces divers travaux ont établi l'homogénéité moléculaire des immunoglobulines produites.
- les travaux de Askonas (Askonas et al.1970) qui ont montré "in vivo" la sélection d'un seul clone de cellules productrices d'an
ticorps, le clone E^, suite au transfert d'un nombre limité de cellules spléniques d'une sotiris donneuse primée à des souris syn- généiques irradiées.
- les travaux de Klinman (l97l)« Cet auteur a obtenu "in vitro" la synthèse d'anticorps anti-dinitrophénol (dNP) monoclonaux par des cultures en milieu liquide de fragments de rate d'un animal stimu
lé. La natixre homogène des anticorps lui paraît évidente car il obtient un regain complet de l'activité de l'anticorps monofocal après avoir séparé et recorabiné les chaînes H et L. De plus, après comparaison des mobilités électrophorétiques de l'anticorps anti- DNP monoclonal et de l'anticorps anti-DNP purifié à partir du sérum d'un animal immunisé, il conclut que l'hétérogénéité d'un serxim résulte d'un groupement d'anticorps différents produits par tine variété de clones.
9
~ les travaux de Eichman (l972) qui a obtenu des anticorps monoclo
naux anti-carbohydrate de streptocoque chez la soiiris, par trans
fert de cellules spléniques de donneurs hyperimmunisés à des re-
cev eurs syngénéiques irradiés. ^
Donc, bien que le système immunitaire des vertébrés apparaisse ca
pable de générer un nombre énorme de molécules d'anticorps diffé
rentes, estimé récemment à lo”^ (Xabat 1976), seule une minuscule partie de cette information est exprimée dans une cellule individuel
le différenciée.
L'expression de l'information spécifique est contrôlée d'une part, par des mécanismes de régulation qui agissent au niveau des cellules productrices d'anticorps et qui font que ces dernières ne produisent que des immunoglobulines d'une seule classe, d'un seul allotype et d'une seule spécificité et d'autre part, par un mécanisme de sélec
tion clonale, régulation par l'action de l'antigène.
1. Une cellule produit ixn seul type moléculaire d'anticorps.
Il est actuellement admis qu'un plasmocyte différencié est déter
miné pour la synthèse d'un seul type moléculaire d'immunoglobuli
ne.
Il existe donc des mécanismes de régulation qui ne permettent que l'expression de 4 cistrons, 2 pour la chaîne lourde H et 2 pour la chaîne légère L ;
1.1. exclusion intercistronique.
Une cellule productrice d'anticorps n'exprime qu'un seul lo
cus génétique, correspondant à une classe ou sous-classe, pour la chaîne H et pour la chaîne L (Pernis et Chiappino 1964, Cebra et al, 1966).
Si cette restriction à l'expression de 1 C„ et 1 est la
Il L
règle générale, certaines exceptions ont été rapportées.
par exemple :
- l’expression de chaînes g et (< ou de chaînes ^ et ^ par des cellules humaines individuelles mises en culture pour une longue durée (Takahashi et al.1968).
- changement de classe des immunoglobulines produites par une cellule au cours du temps (Warner et al. 1970) : au co\irs de 1’immimisation avec de nombreux antigènes, des anticorps de la classe IgM sont produits initialement;
plus tard sont synthétisés des anticorps spécifiques de la classe IgG. Durant la période de transition, pendant la réponse primaire précoce, apparaissent des plasmocytes producteurs des deux types de molécules IgG et IgM (Nossal et al. 1971, Hood et Prahl 1971).
1,2, exclusion interallélique.
Les plasmocytes d'animaux hétérozygotes poirr un allotype don né n'exploitent qu'un seul des deux gènes allèles pour la chaîne H et pour la chaîne L.
Pernis (Pernis et al. 1965) fut un des premiers à mettre ce type de restriction d'hétérogénéité en évidence ; par des techniques de double marquage fluorescent, il observa que, dans des lapins hétérozygotes pour deux allotypes contrôlés par des gènes allèles (soit a^ et a^, soit a^ et a-g), il existait deux populations de cellules sécrétrices, chac\ine n'exprimant qu'un seul des déterminants allotypiques.
De même, chez des lapins hétérozygotes pour les allotypes a.^ et a^ » seul un des marqueurs allotypiques est exprimé par une cellule individuelle différenciée (Cebra et al. 1966)
Le même phénomène d'exclusion interallélique se manifeste dans des expériences de suppression allotypique : si des animaux hétérozygotes, descendants de parents homozygotes pour des allotypes allèles différents, sont traités pendant la vie foetale ou à la naissance avec des anticorps dressés
contre un des allèles, l'allotype correspondant est suppri
mé ou fortement réprimé (voir Herzenberg et Herzenberg 1974)*
Une absence d'exclusion interallélique pourrait expliquer les observations de Singer et al.(1976) qui ont obtenu par
mi des lignées cellulaires en culture "in vitro", certaines ' lignées produisant deux types de chaînes L ou deux types de chaînes H.
1,3. Restriction au niveau des régions variables.
Une des manières d'étudier l'hétérogénéité de l'expression des régions variables dans des cellules productrices est d'analyser la spécificité des anticorps produits.
Nossal et Lederberg (1956), les premiers, observèrent que la plupart des cellules des ganglions lymphatiques d'un ani
mal immunisé avec deux souches différentes de Salmonella produisaient des anticorps spécifiques de l'une ou l'autre souche.
Depuis lors, de nombreux travaux ont étudié la spécificité des anticorps produits par des cellules lymphoïdes soit, en détectant l'anticorps secrété, soit, en détectant l'anti
corps lié aux cellules, (revue par Makelâ 1970)*
A quelques exceptions près, la plupart des résultats condui
sent à la conclusion suivante ; en général, chaque plasmocyte n'exprime qu'un seul V.. et un seul V„. Des cellules qui pro-
L II
duisent deux anticorps de spécificités différentes, si elles existent, doivent être extrêmement rares.
Ce fait est d'ailleurs confirmé par les différents travaux, précédemment cités, qui démontrent le caractère clonal de la réponse immunologique.
Toutefois, le problème de la potentialité des immunocytes semble loin d'être résolu ; il demeure en effet possible que la cellule parentale d'une cellule productrice d'anticorps soit pluripoten- tielle mais que le processus de sa différenciation détermine des restrictions aboutissant à la production de molécules d'immuno
globulines d'une seule classe, d'un seul allotype et d'une seule spécificité.
Nous reviendrons sur cette question ultérieurement.
2. Précurseurs des plasmatocytes.
Il est généralement admis que les cellules productrices d'anti
corps dérivent de cellules précurseurs déjà déterminées pour la synthèse d'un seul type moléculaire d'imm-unoglobuline, avant tout contact avec \m antigène (Jones et al, 1975)«
En effet, les cellules qui synthétisent des anticorps spécifiques en réponse à l'introduction d'un antigène ne sont pas présentes dans l'animal avant la stimulation antigénique. Les plasmocytes sont générés par la prolifération et la différenciation d'un pe
tit nombre de cellules précurseurs sensibles à l'antigène (Paper- master 1967). Toute réponse immxmologique consiste donc en un continuel recrutement de nouveaux clones de cellules productrices d'anticorps à partir d'une masse de cellules précurseurs (Mar- brook et Haskill 1974).
Ces précurseiirs sont des lymphocytes (Cowans 1975)j plus parti
culièrement des lymphocytes B, cellules dérivées de la moelle os
seuse qui portent sur leurs membranes des récepteurs de type im
munoglobuline facilement décelables (Gowans 1974). Nous verrons dans le paragraphe suivant que’ces immunoglobulines de surface sont les récepteurs sensibles aux antigènes.
Les premières expériences qui ont montré que les cellules capables
de lier un antigène étaient les précurseurs des cellules pro
ductrices d'anticorps, sont des expériences de "suicide" (Ada et Byrt 1969» ïïnanue 1971)» Après liaison d'un antigène iodé d'activité spécifique élevée, les cellules sensibles sont trans
férées dans des receveurs irradiés et stimulés. Si l'activité spécifique de l'antigène iodé au départ est suffisamment forte, - la réponse spécifique est abolie car la cellule sensible a re
çu de l'antigène iodé tine dose léthale de radiations.
Des preuves supplémentaires de l'immunocompétence des cellules sensibles aux antigènes viennent soit d'expériences d'appauvris
sement ou d'enrichissement en cellules précursetirs par passage au travers d'une colonne de billes de verre couplées à un anti
gène (V/igzell et Mâkela 1970), soit, d'expériences de sépara
tion cellulaire au "cell sorter" après un traitement avec un antigène couplé à un marqueur fluorescent (Julius et al. 1972).
Ces données sont en accord avec l'hypothèse■de sélection clona
le proposée par Burnet (l959) qui a suggéré l'existence dans un animal, avant l'introduction de tout antigène particulier, de clones de cellules (lymphocytes) portant à leur s^irface des si
tes immunologiquement réactifs (récepteurs), complémentaires de déterminants antigéniques potentiels. Lorsqu'un antigène est introduit, il entre en contact avec les cellules qui sont miinies des récepteurs appropriés et induit celles-ci à se diviser, à proliférer et à sécréter, en grandes quantités, des anticorps pour la synthèse desquels elles étaient destinées. Chaque cel
lule et ses cellules filles sont restreintes à la production de la même immunoglobuline.
Cette théorie sur la formation des anticorps est donc basée sur le fait que les précurseurs des plasmocytes sécréteurs d'anti
corps d'une spécificité déterminée préexistent à l'introduction de l'antigène correspondant et que le rôle de ce dernier dans la réaction immunitaire est de sélectionner des cellules qui sont prédéterminées génétiquement. Il est donc requis que les
lymphocytes précurseurs, cellules B, portent à leur surface des unités de reconnaissance spécifiques de cet antigène, des récepteurs.
5. Récepteurs de memtrane.
5.1. Mise en évidence.
L'existence de récepteurs sur la membrane lymphocytaire a été soupçonnée pendant longtemps avant que différents la-
loratoires ne prouvent qu'un certain nombre de cellules lymphoïdes étaient capables de lier im antigène particulier (revues par Warner 1974 et par Ada et Ey 1975)»
Notamment :
Zaalberg (1964) a observé que, lorsque des globules rouges de mouton étaient mélangés à des cellules lymphoïdes de souris non immunisées, quelques cellules nucléées liaient les globules rouges et formaient des "rosettes".
Byrt et Ada (1969) ont mis en évidence la fixation de fla- gelline ou d'hémocyanine marquées à I sur des cellules 125 lymphoïdes de rats ou de sotiris normales. Ils ont également étudié l'effet de divers paramètres (dose d'antigène, temps d'incubation, activité spécifique) sur la capacité de liai
son.
Poiir Dwyer et Mackay (l972 ), la liaison d'un antigène donné caractérise une sous-population de cellules distinctes puisqu'on employant des mélanges de différents antigènes marqués, ils obtiennent une valeur approximativement égale à la somme des résultats obtenus avec chaque antigène in
dividuellement .
Wigzell (1970) a démontré le caractère spécifique de la liaison d'un antigène : le passage d'une population de
lymphocytes à travers une colonne de billes de verre sur lesquelles est fixé iin antigène provoque l'élimination sé
lective des cellules capables de répondre à cet antigène.
Le phénomène est spécifique car ces lymphocytes n'ont pas perdu la capacité de développer une réponse imm\inologique contre d'autres antigènes,
5.2. Hattire immunoglobulinique des récepteurs.
Si les récepteTirs sensibles à un antigène sont des molécules d'immunoglobulines, leur présence sur des membranes lympho
cytaires pourra être décelée par des anticorps anti-immuno
globuliniques. Ainsi, de tels réactifs seront employés pra
tiquement dans tous les travaux, à tine étape quelconque de 1'investigation.
a) Immunoglobulines membranaires :
La présence d'immunoglobulines sur des lymphocytes a été indirectement démontrée par Sell et Gell (1965) qui ont stimulé "in vitro" des changements métaboliques et une prolifération cellulaire par addition d'antisera anti-Ig à des cultures de cellules lymphoïdes. Ces au
teurs ont interprété leurs résultats comme impliquant une réaction des antisera avec des déterminants immuno
globulines présents sur ou dans le lymphocyte.
Diverses techniques, basées sur la réaction des lympho
cytes vivants avec des anticorps anti-Ig p-urifiés, ont permis la mise en évidence directe des immunoglobulines de surface. Ce sont entre-autres :
- la formation de "rosettes".
Coombs et al. (1969) ont détecté des immunoglobulines de membrane sur des lymphocytes de diverses espèces animales en utilisant des globules rouges couplés à des anticorps.
- 1'imniTinof luorescence.
Plusieurs auteurs ont observé que, chez la soTiris, des cellules lymphoïdes vivantes réagissaient avec des réactifs anti-Ig couplés à des fluorochromes et montraient une fluorescence de membrane (Mbller 19é1, von Furth et al.19^6, Raff et al.1970)* Les images de coloration obtenues variaient selon les travaux. Elles se sont révélées ultérieurement refléter différents aspects d'un même phénomène.
- le marquage radioactif.
Les protéines de la membrane cellulaire peuvent être marquées sélectivement à I grâce à un enzyme, la lactoperoxydase. Cette méthode d'iodation a permis, après dislocation de la membrane, d'isoler et d'iden
tifier des complexes marqués. Ainsi ont été obtenus de nombreux détails sixr la nature et la quantité des immunoglobulines associées à la membrane lymphocytai
re (liarchalonis et al. 1972, Vitetta et Uhr 1975)*
b) Les immunoglobulines membranaires sont les récepteurs sensibles à l'antigène.
Si le récepteur pour l'antigène est une immunoglobuline, xm pré-traitement de la cellule avec un antiserum anti-
Ig doit inhiber la liaison ultérietire de l'antigène à la cellule :
Byrt et Ada (19Ô9) ont montré que quasiment toutes les cellules capables de lier un antigène étaient inhibées suite à un traitement avec \m antiserum anti-Ig polyva
lent.
Walter et Vigzell (l970) ont prouvé que des molécules d'immunoglobulines avaient des propriétés d'anticorps spécifiques : en effet, la fixation de cellules portant
des réceptexirs poxir un antigène défini à des billes de verre prélablement couplées à cet antigène est inhibée par une incubation préalable de ces cellules avec un sé
rum anti-immunoglobulinique.
Une preuve supplémentaire du caractère immunoglobulini
que du récepte-ur de l'antigène vient d'expériences où le "capping" des immunoglobulines de surface sous l'ac
tion d'un anticorps inhibe la liaison ultérieure de l'antigène à la cellule, (de Pétris et Raff 1972, Loor et al. 1972).
c) Classe des immunoglobulines membranaires.
Chez les animaux non immunisés de la plupart des espèces, l'IgM semble être la classe prédominante, si pas la seu
le classe d'immunoglobulines présente à la surface des lymphocytes B. Selon les travaux considérés, la propor
tion de cellules portant des IgG de membrane varie for
tement .
Des techniques combinées d'iodation enzymatique (à la lactoperoxydase) des protéines membranaires et de préci
pitations avec différents antisera ont permis de montrer que 2 à Yl° de la s-urface cellulaire étaient composés d'immunoglobuline s.
Sur des cellules spléniques de souris, les IgM sont pré
dominantes. Baur et al, (l97l) et Vitetta et al. (l97l) n'y détectent pas conjointement des chaînes jj' . Mais Marchalonis et al. (1972) y trouvent également de peti
tes quantités d'IgG. Les deux groupes sont d'accord
quant à la forme monomère 7S de l'IgM liée à la membrane.
Chez des lapins, Pernis et al. (l971 ) ont établi que 90;^
^ des cellules à immunoglobulines de membrane portaient des IgM. Cependant, Coombs et al. (l970) ont montré, en
étudiant la liaison de globules rouges couplés à diffé
rents types de chaînes lourdes, que les lymphocytes spléniques des lapins exhibaient aussi des chaînes g Enfin, pour Rabellino et al. (l97l)* la majorité des ré
cepteurs seraient du type IgG.
L'IgD apparaît également comme une immunoglobuline de la surface lymphocytaire chez l'homme (Hov;e et al. 1975) et chez la souris (Vitetta et Uhr 1975). Elle serait associée aux IgM membranaires chez les individus adultes.
Jones et Cebra (l974) ont d'autre part mis en évidence de petites sous-populations de lymphocytes avec des IgA de surface.
Pour certains auteurs, seule une classe unique d'immuno
globulines est exprimée à la surface des lymphocytes (Rabellino et al.1971» Lamelin et al.1972). Pour d'autres (Greaves 1970, Nossal et al.1972 ou Ey 1975)* des cellu
les individuelles peuvent lier des antisera dressés con
tre des chaînes lourdes différentes.
5.5. Mobilité des récepteurs.
Une des questions primordiales en immunologie cellulaire con cerne le processus d'activation du lymphocyte suite à une stimulation antigénique. Il est actuellement évident que l'interaction de l'antigène avec le récepteur immunoglobu
line de la cellule y est initialement impliquée. Aussi, tout changement qui se produit au niveau de la membrane cellulai
re après le contact entre l'antigène et son récepteur spéci
fique revêt-il un intérêt considérable.
Dams une membrane cellulaire normale, les récepteurs subis
sent un "turnover" continuel relativement rapide (la l/2 vie est de 6 à 8 h.) et sont relâchés dans le milieu par un processus qui peut être indépendant d'ime sécrétion active de la cellule stimulée. Vitetta et Uhr ont en effet montré que si les IgM synthétisées et sécrétées apparais
saient transitoirement attachées à la surface cellulaire, ce n'était pas le cas des IgG sécrétées.
Les mêmes auteiars (Uhr et Vitetta 1975) ont également éta
bli que les IgM relâchées de la surface lymphocytaire étaient liées de manière non-covalente à un fragment de la membrane.
Ils ont suggéré qu'un attachement des protéines avix vésicules de Golgi suivi par une pinocytose réverse constituait la voie principale par laquelle ces protéines étaient transpor
tées à la surface cellulaire.
L'utilisation combinée de techniques de marquage des immuno
globulines de membrane par des réactifs anti-Ig et de tech
niques d'immtmofluorescence, d'autoradiographie et de micros
copie électronique a permis une analyse détaillée de la mo
bilité des réceptetirs au sein de la membrane.
La réaction d'un sérum anti-Ig avec les immunoglobulines membranaires entraîne des modifications en trois étapes
(Loor et al. 1972, de Pétris et Raff 1972) :
1) la formation de multiples taches fluorescentes ("spots") : Pernis et al. (l970) furent les premiers à observer l'ap
parition de "spots" sur des lymphocytes de lapins. Ils en avaient conclu que les immunoglobulines de surface devaient être localisées en des sites précis dans la membrane.
Ce concept se révéla incorrect.
En effet, Loor et al.(1972) et de Pétris et Raff (l975) ont montré que la fixation d'un anticorps monovalent
U
(fragment Fab) à la membrane lymphocytaire entraînait une coloration diffuse, uniforme de cette dernière. Par contre, la liaison d'anticorps bivalents provoquait l'a
grégation des immunoglobulines récepteurs et l'apparition des "spots". Comme ce phénomène de redistribution n'était pas modifié par des inhibiteurs métaboliques tel que l'a- zoture de sodium, ils en ont conclu qu'il devait s'agir de mouvements de simple diffusion.
2) la formation de calottes fluorescentes ("caps") à un pôle de la cellule, celui où est localisé l'appareil de Golgi ; ce mouvement, qui inclut des phénomènes métaboliques ac
tifs puisqu'il est inhibé par un certain nombre d'agents qui inhibent la glycolyse et les phosphorylations oxyda
tives, ne se produit que s'il succède à la formation de
"spots" (Karnovsky et Unanue 1975)- H est de plus dépen
dant de la température.
5) l'endocytose, donc l'élimination, des imm\inoglobulines de la membrane ;
L'apparition du "cap" est rapidement suivie par la pino
cytose des déterminants•immunoglobuliniques et par le ca
tabolisme du sérum anti-Ig (Warner 1974)* Cette dispari
tion des déterminants de surface suite à la formation d'un "cap" sous l'action d'\zn anticorps explique probable
ment le phénomène de modulation autigénique des protéines de la membrane cellulaire (Raff et de Pétris 1975)»
Après cette endocytose, il se produit une réapparition rapide de nouvelles immunoglobulines de membrane (Loor
et al. 1972 ).
L'ensemble de ces données montrent la fluidité considérable des récepteurs dans le plein de la membrane.
L'état dynamique de la membrane cellulaire revêt deux aspects
d'une part, le "turnover" des composants membranaires et d'autre part, la redistribution ou modulation de ces compo
sants suite à l'incubation des cellules vivantes avec des macromolécules polyvalentes (au moins bivalentes).
Le seul modèle de structure d'une membrane cellulaire qui respecte simultanément les restrictions thermodynamiques et
les données expérimentales dont nous venons de parler est le modèle "en mosaïque fluide" proposé par Singer et hicolson
(1972).
Selon ce modèle, la membrane cellulaire est constituée d'\ine double couche phospholipidique à groupes hydrophobes se fai
sant face vers l'intérieur et à groupes hydrophiles dirigés vers l'extérieur. Cette double couche constitue un fluide visqueux à detix dimensions dans lequel les protéines ou les autres composants sont "dissous " . Ils sont donc susceptibles de diffuser dans le plan de la membrane dépendamment de leur taille, leur forme et de la viscosité de la matrice lipidique (qui varie fortement en fonction de la température).
Les immunoglobulines récepteurs constitueraient \ine partie des protéines enchevêtrées dans la double couche phospholi
pidique ou y seraient attachées de manière non covalente (de Pétris et Raff 1975).
Des études réalisées avec des anticorps rendus spécifiques pour différentes parties d'une molécule d'immunoglobuline humorale (Pab, P , CH-1, CH-2 ou CH-5) ont permis d'établir
c
que l'immunoglobuline de membrane est orientée de façon strictement ordonnée ; la partie Pab pointe vers l'extérieur tandis que la portion C-terminale du fragment P est enclose
C
dans la membrane, éventuellement avec une partie protégée par des composants membranaires (Vigzell 1974).
X
4. Populations lymphocytaires B et T.
Le lymphocyte est donc incontestablement la cellule clé qui réa
git au contact de l’antigène et qui se transforme, par \in méca
nisme de différenciation encore mal connu, en cellule effectrice des réponses immunologiques tant hiimorales que cellulaires.
Quoique fort semblables à l’examen microscopique, les lymphocytes constituent une population hétérogène de cellules,
La classification la plus simple distingue deux types cellulaires principaux selon les organes dans lesquels transitent les cellu
les souches issues de la moelle osseuse pour y subir une différen
ciation subséquente (Raff 1975)* Ces deux populations lymphocy
taires sont ;
- les cellules B qui subissent une différenciation et une matura
tion dans la Bourée de Fabricius chez les oiseaux ou dans son équivalent chez les mammifères. Ce sont les précurseurs des cellules productrices d’anticorps.
- les cellules T qui subissent une différenciation au niveau du thymus. Elles sont engagées dans des réactions immunologiques cellulaires et humorales.
D’un point de vue phylogénétique, c’est à partir des amphibiens qu’est apparu un tel système orgainisé et dichotomisé de cellules lymphoïdes. Cependant, l’établissement de la classification en B et T repose sur des expériences réalisées sur des poulets : Glick et al.(1956) ont montré que l’enlèvement de la Bourse de Fabricius à la naissance diminuait considérablement la capacité ultérie\xre de l’oiseau à produire des anticorps spécifiques en réponse à une immunisation; de même, une thymectomie néonatale pratiquée sur des poulets altère l’immunité cellulaire (V/arner et Szenberg 1962). De ces divers travaux a émergé le concept d’une dissociation qualitative de l’immunité : chez les poulets, la Bourse de Fabricius contrôle l’immunité humorale, tandis que
le thymus contrôle l'immunité cellulaire (Cooper et al.1966).
Chez les mammifères, en particulier les souris, l'importance du rôle du thymus dans les phénomènes de rejet de greffes, de réac
tions du greffon contre l'hôte, d'hypersensibilité retardée et de reconnaissance du "soi" et du "non soi" ressort des expérien
ces de J.F.A.P. Miller (l96l) sur les thymectomies néonatales.
En ce qui concerne le site d'induction de la différenciation des plasmocytes chez les mammifères, divers auteurs (notamment Cooper et Lawton 1972) ont suggéré que les tissus lymphoïdes associés à l'intestin (appendice, plaques de Peyer) avaient une fonction analogue à celle de la Bourse de Fabricius. Cette affirmation est de plus en plus contestée.
Pour Owen et al (l975)» l'équivalent de la Boiirse de Fabricius des oiseaux chez les mammifères semble être multiple ; ils ont en effet montré, par des cultures de fragments d'organes foetaux, que des lymphocytes B se développaient indépendamment dans le foie et dans la rate, en dehors de toute influence gastrointestinale.
Bien que morphologiquement très semblables, les lymphocytes B et T peuvent être distingués soit par des tests fonctionnels, soit par des propriétés de stirface, en particulier par des antigènes de membrane.
L'existence de ces marqueurs cellulaires sert d'ailleurs pour pré
parer "in vitro" des suspensions de cellules enrichies en l'un ou l'autre type lymphocytaire ou "in vivo" des situations où l'une ou l'autre classe de lymphocytes est éliminée.
\
4.1. Chez la souris, certains marqueurs antigéniques sont présents s-ur les deux types de lymphocytes B et T. Ce sont les alloantigènes H-2 du complexe majeixr d'histocompatibilité.
Complexe majeur d'histocompatibilité.
Le _complexe majexir d'histocompatibilité (iffiC) apparaît chez les
