ANTIGÈNES

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Structure moléculaire et classification chimique des antigènes

En règle générale, les antigènes sont des macromolécules, mais toute macromolécule n'est pas obligatoirement immunogène. L'immunogénicité d'une macromolécule est d'autant plus élevée que sa taille est plus importante. Exceptionnellement, un certain nombre de molécules de faible taille moléculaire (masse moléculaire inférieure à 2 500 daltons) sont immunogènes en présence d'adjuvants, mais la réponse humorale ou cellulaire observée est généralement faible par comparaison à celle que l'on obtient avec les macromolécules.

Les antigènes macromoléculaires peuvent être classés en trois catégories : naturels, artificiels et synthétiques (tabl. 1).

Nature et classification chimique

Tableau : Nature et classification chimique

Nature et classification chimique des antigènes. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Antigènes naturels

Les antigènes naturels englobent les trois types de macromolécules biologiques d'origines animale, végétale et microbienne : les polyosides, les protéines (y compris les polypeptides de 2 000 à 5 000 daltons) et les acides nucléiques. Leur immunogénicité dépend de l'espèce animale qui reçoit l'antigène, des caractéristiques physiques et chimiques propres à chaque molécule, du degré de dissimilarité structurale entre ces antigènes et ceux de l'hôte (problème de la tolérance) et de nombreux facteurs contingents.

Polyosides

Les polyosides (polysaccharides dans la terminologie anglo-saxonne) sont des polymères à structure ordonnée, constitués par des motifs monomériques et donc des épitopes identiques se répétant à des intervalles réguliers le long de la macromolécule. Les motifs constitutifs y sont des oses ou des osides (ou des dérivés de ces molécules). Les polyosides, dont la masse moléculaire peut atteindre parfois plusieurs dizaines de millions de daltons (dextranes, lévanes, etc.), peuvent être linéaires, ramifiés ou arborescents. Ils peuvent également être des constituants de molécules complexes par association à des protéines (glycoprotéines), à des peptides (glycopeptides) ou à des lipides (lipopolyosides).

Les polyosides sont des constituants ubiquitaires de la biosphère tant chez les micro-organismes bactériens, fongiques ou parasitaires chez lesquels ils sont essentiellement localisés en surface (parois, membranes), que chez les organismes végétaux et animaux. Chez ces derniers, il s'agit notamment des antigènes de groupes sanguins. De nombreux vaccins bactériens, tels ceux dirigés contre les pneumocoques ou Hæmophilus influenzae, sont constitués par les polyosides capsulaires isolés et purifiés de ces bactéries. En raison de leur relative simplicité structurale comparée à celle des protéines, les antigènes polyosidiques ont été et restent un outil précieux en immunochimie et en immunologie cellulaire (étude des antigènes thymo-indépendants, de la tolérance et de la réponse immunitaire humorale).

Les polyosides peuvent être formés d'un ose unique répété tout au long de la chaîne (homopolyosides) ou de motifs répétitifs formés de deux à six oses différents (hétéropolyosides).

Les homopolyosides comprennent les polymères de glucose (glucanes), de fructose (fructanes), de mannose (mannanes), de galactose (galactanes), d'arabinose (arabanes), de xylose (xylanes) et de la N-acétyl-D-glucosamine (chitine). Seuls certains glucanes et fructanes sont immunogènes. Les glucanes comprennent, entre autres, les dextranes, qui sont immunogènes, alors que la cellulose, l'amidon et le glycogène ne le sont pas. Les caractéristiques structurales de ces chaînes de poly(D-glucose) [glucopyranose] sont, par exemple, critiques pour l'immunogénicité. Les dextranes sont des exopolyosides de tailles extrêmement hétérogènes, secrétés par diverses espèces microbiennes (tel Leuconostoc mesenteroides). Le poids moléculaire moyen est de plusieurs dizaines de millions de daltons. Ces polymères de glucose sont générés par une réaction de transoxylation à partir du saccharose.

Le nombre, les types de liaisons des unités glucose-glucose et la taille des ramifications varient selon les souches bactériennes et les conditions de culture. Les résidus glucosyl sont essentiellement reliés par des liaisons α(1 ↦ 6), sauf aux points de branchement où elles s'effectuent en position α(1 ↦ 4), α(1 ↦ 3) ou α(1 ↦ 2).

Les fructanes comprennent l'insuline, qui n'est pas immunogène, et les lévanes, qui sont, comme les dextranes, d'excellents immunogènes. Ces molécules linéaires ou ramifiées (poids moléculaire de 50 000 à plusieurs millions de daltons) sont unies entre elles par des liaison β (2 ↦ 6) ou β (2 ↦ 1) aux points de branchement. Les lévanes sont produits dans les feuilles d'herbage et par diverses espèces bactériennes. Leur synthèse s'effectue, comme pour les dextranes, par une réaction de transosylation à partir du saccharose.

Les dextranes et les lévanes ont été d'un intérêt considérable dans l'étude de problèmes immunologiques fondamentaux : détermination de la structure moléculaire de leur épitope, de la taille du site anticorps correspondant et des idiotypes associés (E. Kabat), contribution des chaînes latérales dans l'immunogénicité et la régulation de la réponse immunitaire à des antigènes hétérologues, études des mécanismes de la tolérance, etc.

Les hétéropolyosides sont d'une diversité extrême. Nombre d'entre eux sont immunogéniques. Ils sont des constituants majeurs des capsules et des parois des bactéries (pneumocoques, staphylocoques, streptocoques, entérobactéries, etc.), et certaines, comme les polyosides du pneumocoque, ont été à la base du développement de l'immunochimie quantitative par M. Heidelberger. Une mention particulière doit être faite pour les lipopolyosides (lipopolysaccharides) des bactéries à Gram négatif. Ces composants de la membrane externe de ces organismes sont les responsables directs du pouvoir pathogène et de la mortalité par choc septique provoquée par ces bactéries. Leurs propriétés biologiques et immunologiques sont des plus remarquables et en font, depuis leur découverte, en 1933, un des outils les plus utilisés en immunologie (pouvoir mitogène polyclonal sur les lymphocytes B, induction de cytokines, etc.).

Les polyosides sont le prototype des antigènes thymo-indépendants (cf. tabl. 2). Chez certains individus, les anticorps antipolyosides présentent une hétérogénicité restreinte, voire quasi monoclonale, contrairement à ce qu'on observe dans le cas des anticorps antiprotéines et antihaptènes.

Antigènes TI et TD dans la réponse immunitaire humorale

Tableau : Antigènes TI et TD dans la réponse immunitaire humorale

Caractéristiques comparées des antigènes thymo-indépendants (TI) et thymodépendants (TD) dans la réponse immunitaire humorale. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Protéines

Les antigènes protéiques constituent les immunogènes naturels les plus nombreux et les plus diversifiés. De nombreux vaccins bactériens et viraux sont constitués par des protéines, comme c'est le cas, par exemple, des anat [...]

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Nature et classification chimique

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Paul Ehrlich

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Antigènes TI et TD dans la réponse immunitaire humorale

Antigènes TI et TD dans la réponse immunitaire humorale
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Immunogènes synthétiques

Immunogènes synthétiques
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  • : membre titulaire de l'Académie nationale de pharmacie, professeur honoraire à l'Institut Pasteur, Paris, directeur de recherche honoraire au C.N.R.S., professeur à l'Institut Pasteur de Lille

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Pour citer l’article

Joseph ALOUF, « ANTIGÈNES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 02 décembre 2021. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/antigenes/