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Organisation fonctionnelle des anticorps circulants

Montrer l'organisation fonctionnelle des anticorps circulants, agents du maintien de l'intégrité du milieu extracellulaire

Cette démarche s'inscrit dans la logique des anciens programmes. Une version adaptée aux directives du programme 2012, basée sur la démarche d'investigation, est proposée par ailleurs.

 

Prérequis

 

  • La séropositivité pour le VIH correspond à la présence d'anticorps spécifiques contre certaines protéines du virus
  • La synthèse d'anticorps est la signature d'une réaction de l'organisme à la présence d'éléments étrangers
  • Les anticorps agissent dans le milieu extracellulaire en se liant spécifiquement aux antigènes qui ont déclenché leur formation


Problématique


On recherche ce qui, dans la structure d'un anticorps, explique sa capacité à se lier spécifiquement à un antigène.


Objectifs

 

  • Les anticorps sont des protéines constituées d'une partie constante et d'une partie variable
  • La spécificité des anticorps est due à la partie variable

 

Démarche proposée

1 - Etude de l'organisation générale d'un anticorps circulant

Fichiers à utiliser / Actions

Notion(s) construite(s)

Logiciel Rastop


Fichier IGG-LYS-3D.zip
Fichier Iggtotal.pdb


Coloration par chaîne

Un anticorps est constitué de 4 chaînes polypeptidiques

Voir la visualisation 3D de l'anticorps:

Iggtotal

 

Logiciel Anagène


Fichier igg-sida-4chaines.edi

Comparaison simple des 4 chaînes d'une même immunoglobuline

Les séquences d'acides aminés des chaînes d'un anticorps sont deux à deux identiques : un anticorps est constitué de deux chaînes lourdes identiques (notées ici h et i) et deux chaînes légères identiques (notées ici l et m).

Voir la comparaison deux à deux des séquences peptidiques des quatre chaînes:

séquences des 4 chaines d’une IgG

À ce stade on arrive à un premier schéma simple d'une molécule d'anticorps, qui ne permet pas d'expliquer la spécificité


2 - Comparaison des séquences polypeptidiques de différents anticorps

Fichiers à utiliser / Actions

Notion(s) construite(s)

Logiciel Anagène


Fichier igg-vih-8seq.edi

Comparaison des chaines lourdes entre elles ; comparaison des chaînes légères entre elles

 

 

Les chaînes polypeptidiques de différents anticorps possèdent

  • une région constante (dont la séquence d'acides aminés est identique d'un anticorps à l'autre)
  • une région variable (dont la séquence d'acides aminés diffère d'un anticorps à l'autre). La région variable est constituée par les acides aminés situés en position 1 à 120 dans les chaînes lourdes, et par les acides aminés situés en position 1 à 110 dans les chaînes légères.

Voir le résultat de l'alignement effectué avec Anagène

Voir le résultat de la comparaison effectuée avec la fonctionnalité "dot plot" d'Anagène 2

 

3 - Etude de la position des régions variables au niveau de la structure tridimensionnelle de l'anticorps

Fichiers à utiliser / Actions

Notion(s) construite(s)

Logiciel Rastop

Fichier IGG-LYS-3D.zip
Fichiers Iggtotal.pdb

Fichier IGG-SIDA-3D.zip
1E60.pdb, 1NLD.pdb


Coloration sélective des acides aminés 1 à 110 des chaines légères et 1 à 120 des chaînes lourdes

 

Sur la molécule Iggtotal.pdb, les régions variables sont situées à l'extrémité des deux "branches du Y" de la molécule d'anticorps.

Voir le résultat de la coloration sélective

Hypothèse : la spécificité des anticorps est due à la partie variable

Conséquence vérifiable : si cela est vrai, alors l'association de l'antigène à l'anticorps doit se faire au niveau de la partie variable de l'anticorps.
 

 

4 - Observation de complexes antigène - anticorps (complexes immuns)

Fichiers à utiliser / Actions

Notion(s) construite(s)
Logiciel Rastop

Fichier IGG-SIDA-3D.zip
Fichiers 1ACY.pdb, 1EGJ.pdb, 1F58.pdb

Coloration sélective des acides aminés 1 à 110 des chaines légères et 1 à 120 des chaînes lourdes d'une immunoglobuline liée à son antigène
 

  On repère, pour chaque complexe immun observé, un "contact" entre la zone variable et l'antigène : la reconnaissance spécifique se fait donc bien au niveau de la zone variable.

Voir le résultat de la coloration sélective

Le contact s'établit avec une partie seulement de l'antigène : notion de déterminant antigénique.

Il y a finalement deux sites identiques de reconnaissance d'un déterminant antigénique dans une molécule d'anticorps.
 

 

5 - Etude détaillée de la partie variable

Fichiers à utiliser / Actions                                                

Notion(s) construite(s)

Logiciel Anagène


Fichier igg-multiples.edi

 

Au sein d'une région variable il existe des régions hypervariables : ces régions hypervariables sont situées en position 30-35, 48-66, 83-90, 98-112 de la séquence des chaînes lourdes ; elles sont situées en position 30-36, 51-55, 90-99 de la séquence des chaînes légères

Voir le résultat d'un alignement de plusieurs chaînes légères en vue du repérage d'une des régions hypervariables:

séquences des régions hypervariables

Hypothèse : les zones hypervariables sont impliquées dans le processus de reconnaissance du déterminant antigénique

Logiciel Rastop


Fichier IGG-SIDA-3D.zip
Fichiers 1ACY ou 1E6J ou 1F58

Coloration sélective des portions de séquence correspondant aux régions hypervariables

Un grand nombre des acides aminés appartenant aux régions hypervariables font partie du site de reconnaissance du déterminant antigénique

Voir le résultat de la coloration sélective des régions hypervariables sur un fragment de complexe immun:

Visualisation des parties hypervariables