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Codage génétique des immunoglobulines

Lors de la maturation des lymphocytes B dans la moelle, il y a un remaniement génétique qui rassemble les gènes nécessaires à la synthèse des chaînes L des immunoglobulines. Il existe d'ailleurs deux ensembles de gènes différents codant chacun pour les chaînes L. Un seul de ces deux ensembles (portés sur des chromosomes différents) sera activé. Les chaînes légères seront donc de type k ou l. Leur codage utilise efficacement le système exon/intron des gènes.

  • Pour le système k : L'ADN possède trois régions codant pour la chaîne L. La première région contient une succession de gènes Vk (près de 300) différents mais codant tous pour le domaine variable. La seconde est constitué par 5 gènes Jk (dont un non fonctionnel). La troisième région code pour le domaine constant Ck. Lors de l'activation du lymphocyte, une boucle se forme qui met en contact un gène Vk avec un gène Jk (de façon aléatoire). Une excision élimine les gènes superflus. Par expansion clonale le lymphocyte peut transmettre ce programme génétique stable.
    Ce système permet de former plus d'un millier de chaînes L différentes.
  • Pour le système l : Il ne permet que de former 4 chaînes L différentes à partir de deux gènes.

Les chaînes lourdes (H) sont codées selon le même principe que les chaînes Lk mais avec une région supplémentaire riche de 5 gènes (région D, qui est responsable de la diversité des régions hypervariables des chaînes lourdes). On retrouve une région de gènes VH (plus de 300 différents) suivie de la région D et J. Une dernière région (CH) va coder pour la nature de l'immunoglobuline (IgG, IgM, IgE, IgA, IgD). Ce système permet d'avoir jusqu'à 20000 possibilités de chaînes lourdes différentes. Associées aux chaînes Légères k, cela fait 20 millions de sites récepteurs à l'antigène possibles, soit 20 millions d'anticorps différents possibles.
La région C est composée d'une succession de gènes; dans l'ordre : Cµ, C¶, Cγ, Ce et Ca. Ces gènes codent respectivement pour les IgM, IgD, IgG, IgE et IgA. Par excision seul un de ces gènes sera conservé.

En absence de stimulation, le lymphocyte ne code que pour Cµ et C¶ (ce sont les immunoglobulines membranaires). Lors de son activation, tous les gènes peuvent intervenir. Ce codage dépend de la cellule et peut varier d'un clone à l'autre. Un phénomène de switch peut également intervenir : comme seuls les gènes en position antérieur à celui qui est actif sont éliminés, il est possible par une nouvelle excision d'utiliser un gène en position plus postérieur sur l'ADN. C'est notamment le cas quand une cellule secréte d'abord des IgM (Cµ) puis des IgG (Cγ).

Pour renforcer la variabilité du site récepteur à l'antigène, d'autres mécanismes génétiques interviennent :

  • Réarrangement lors de l'épissage (formation de la boucle d'excision) : les enzymes qui interviennent dans ce phénomène sont peu spécifiques et font des coupures aléatoires.
  • Mutation somatique : Les gènes des chaînes variables sont très nombreux, ils sont donc plus sensibles aux mutations.
  • Conversion génique : des pseudogènes ne sont pas traduit en protéines.
  • Hypermutation : Par les mutations il y a formation d'anticorps de plus en plus affins à l'antigène.
  • La formation, dans le temps, des lymphocytes qui permet à l'organisme de constituer un stock de plus en plus important (grâce aux lymphocytes mémoires).

Tous les gènes formés ne sont pas forcèment fonctionnels. Un rétrocontrôle existe : c'est le phénomène d'exclusion allélique. Quand le premier allèle du gène codant pour la chaîne H est formé par réarrangement génétique, il inhibe la formation du second. S'il n'est pas valide, le second allèle subit le réarrangement. Si cet allèle ne donne pas encore un gène fonctionnel, la cellule meurt. Après ce contrôle sur les chaîne H, il en est de même pour la chaîne L avec une priorité pour les chaînes de type k.

 

Pour en Savoir plus

Physiologie Animale : Un vrai ouvrage scientifique en ligne ! Non terminé actuellement.

Immunologie : Un support de cours de Maîtrise.

KA : Très bien présenté et contenu varié sur la génétique et l'immunité.

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