Que sont les anticorps?

Les anticorps sont des protéines spécialisées en forme de Y qui se lient comme un verrou aux envahisseurs étrangers du corps - qu'il s'agisse de virus, de bactéries, de champignons ou de parasites. Ils sont le bataillon de «recherche» du système de recherche et de destruction du système immunitaire, chargé de trouver un ennemi et de le marquer pour destruction..

«Ils sont libérés de la cellule et ils sortent et chassent», a déclaré le Dr Warner Greene, directeur du Center for HIV Cure Research aux Gladstone Institutes de San Francisco..

Lorsque les anticorps trouvent leur cible, ils s'y fixent, ce qui déclenche alors une cascade d'actions qui vainquent l'envahisseur. Les anticorps font partie du système immunitaire dit «adaptatif», le bras du système immunitaire qui apprend à reconnaître et à éliminer des agents pathogènes spécifiques, a déclaré Greene.

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À quoi ressemblent les anticorps?

Les deux bras au sommet de la forme en Y de l'anticorps se lient à ce qu'on appelle l'antigène. L'antigène peut être une molécule ou un fragment moléculaire - souvent une partie d'un virus ou d'une bactérie. (Par exemple, le nouveau coronavirus SARS-CoV-2 a des «pointes» uniques sur sa couche externe, et certains anticorps se lient à ces protéines de pointe et les reconnaissent.)

Le bas du Y, ou la tige, se lie à plusieurs autres composés du système immunitaire qui peuvent aider à tuer l'antigène ou à mobiliser le système immunitaire par d'autres moyens. Un ensemble de ceux-ci, par exemple, déclenche la cascade du complément, a déclaré Greene .

"Le complément est en fait le bourreau", qui perce des trous dans la cellule cible, comme la membrane d'un virus, a déclaré Greene.

Les anticorps, également appelés immunoglobulines (Ig), ont tous la même forme en Y de base, mais il existe cinq variantes sur ce thème - appelées IgG, IgM, IgA, IgD et IgE, a déclaré Jason Cyster, professeur de microbiologie et d'immunologie. à l'Université de Californie, San Francisco.

Chaque variante est légèrement différente et joue des rôles légèrement différents dans le système immunitaire. Par exemple, l'immunoglobuline G, ou IgG, est juste un Y, alors que l'IgM ressemble un peu à la déesse hindoue à 10 bras Durga, avec cinq Y empilés ensemble, et chaque broche peut lier un antigène..

Les IgG et IgM sont les anticorps qui circulent dans la circulation sanguine et vont dans les organes solides, a déclaré Cyster. L'IgA est «éjectée du corps», dans le mucus ou les sécrétions, a déclaré Cyster. L'IgE est l'anticorps qui déclenche généralement des réponses allergiques, telles que le pollen ou les arachides, selon l'American Academy of Allergy, Asthma & Immunology. Les IgD ont toujours été énigmatiques, mais l'un de ses rôles est d'aider à activer les cellules qui fabriquent les anticorps.

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Où se forment les anticorps?

Pour comprendre les anticorps, vous devez d'abord connaître les cellules B, qui sont un type de globule blanc qui se forme dans la moelle osseuse. Il y a environ un billion de cellules B dans le corps, et chacune a un anticorps IgM unique qui se trouve sur la surface des cellules B et chacune se lie, à un antigène, a déclaré Simon Goodman, responsable du programme scientifique et technologique pour la Société des anticorps. , une organisation à but non lucratif qui représente les personnes impliquées dans la recherche et le développement d'anticorps.

Ce niveau de variation stupéfiant permet au corps de reconnaître presque toutes les substances qui pourraient entrer. Voici comment il atteint cette diversité: dans chaque cellule B, les gènes qui codent pour le site de liaison de l'anticorps sont mélangés comme des cartes à jouer dans un jeu..

"La quantité de réarrangement qui peut se produire est énorme", a déclaré Cyster .

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Ces cellules B patrouillent ensuite dans le corps, s'attardant souvent plus longtemps dans des zones comme les ganglions lymphatiques ou les amygdales, a déclaré Cyster. La plupart du temps, ces cellules B ne lient rien. Mais si, par une chance sur un million, une cellule B se lie à une substance étrangère, "cela amène la cellule B à dire" Hé, nous devons être activés "", a déclaré Cyster..

La cellule B grossit et commence à se diviser dans ce qu'on appelle «l'expansion clonale», a déclaré Cyster.

"C'est une copie identique du parent, tout comme la mère", a déclaré Cyster. Après une semaine environ, il peut y avoir des centaines de milliers à un million de ces copies.

Finalement, ces cellules B expansées par clonage se différencient en plasmocytes, qui sont des usines d'anticorps.

"Ils sécrètent 10 000 anticorps par cellule et par seconde. Ils peuvent le faire pendant des semaines ou des années si vous avez de la chance", a déclaré Cyster..

Mais toutes les cellules B ne divisent pas la même quantité.

"Si vous considérez que la cellule B est une serrure, et que vous considérez que toutes ces différentes choses flottent comme des clés différentes, alors certaines des clés s’ajusteront mieux, d’autres seront moins bien ajustées et d’autres ne rentreront pas. du tout », a déclaré Goodman. "Et selon la façon dont la clé s'insère dans la serrure à la surface d'une cellule B particulière, cette cellule sera déclenchée pour se diviser davantage." Ensuite, les lymphocytes B les plus prolifiques produisent plus de plasmocytes et produisent plus d'un type spécifique d'anticorps.

Le corps ne produit pas non plus un seul type d'anticorps; il en produit un zoo désordonné et chaotique. Chacun se verrouille sur différentes parties d'un envahisseur.

Et les anticorps ne font pas tous la même chose une fois qu'ils se sont liés à une cible. Certains étoufferont l'infection dans l'œuf en neutralisant directement une menace, empêchant un agent pathogène de pénétrer dans une cellule. D'autres marquent les envahisseurs, de sorte que les cellules tueuses du système immunitaire (qui ne sont pas des anticorps) puissent les éliminer, a déclaré Greene. D'autres encore peuvent envelopper des virus ou des bactéries dans un revêtement gluant. Et d'autres anticorps pourraient dire aux cellules immunitaires de type Pac-Man appelées macrophages de venir engloutir l'envahisseur. (Cette stratégie peut parfois se retourner contre les virus, qui peuvent coopter cette réponse pour envahir de nouvelles cellules, a ajouté Cyster.)

Le premier type d'anticorps à se former après avoir été exposé à un virus est l'IgM, qui émerge dans les 7 à 10 jours suivant l'exposition, a déclaré Greene. L'IgM peut se lier à un envahisseur, mais chaque «Y» de cette protéine à 10 bras le fait assez faiblement. Mais, tout comme cinq personnes faibles travaillant ensemble peuvent s'attaquer à un grand et fort adversaire, les cinq Y (10 bras) des IgM travaillant ensemble peuvent se lier étroitement à un antigène, a-t-il ajouté..

À environ 10 à 14 jours, le corps commence à fabriquer des IgG, qui sont le «cheval de bataille majeur» du système immunitaire, a déclaré Greene. Les IgG peuvent traverser le placenta chez une femme enceinte, offrant au nouveau-né une protection passive contre la maladie jusqu'à ce que son propre système immunitaire puisse s'intensifier, a ajouté Greene..

Normalement, le système immunitaire est incroyablement efficace pour reconnaître l'ennemi et ignorer, ou tolérer, nos propres cellules. Parfois, cependant, ce processus tourne mal. C'est alors que les lymphocytes T (un autre type de globules blancs) entrent en jeu. Le corps utilise ces lymphocytes T pour recouper les cibles - seulement si un lymphocyte B et un lymphocyte T reconnaissent quelque chose comme un envahisseur étranger réponse être déclenchée, a déclaré Goodman. Le corps est censé éliminer les cellules B qui produisent des soi-disant auto-anticorps, qui réagissent aux propres cellules du corps. Mais lorsque cela ne se produit pas, le corps peut marquer ses propres cellules pour la destruction et les éliminer sans relâche. Des maladies auto-immunes telles que le lupus, la polyarthrite rhumatoïde ou le diabète de type 1 peuvent en résulter, a déclaré Goodman. Il existe plus de 100 maladies auto-immunes, selon l'American Autoimmune Related Diseases Association.

Que sont les anticorps monoclonaux?

Les anticorps sont devenus la base de certains des médicaments les plus utiles, ainsi que de certaines des techniques de laboratoire les plus puissantes en biologie, a déclaré Goodman. L'une de ces superstars cliniques et thérapeutiques est ce qu'on appelle un anticorps monoclonal.

Pour créer un anticorps monoclonal, les chercheurs vaccinent un animal (ou éventuellement un humain) pour stimuler la production d'anticorps contre une substance particulière. Le corps fabriquera progressivement des anticorps de plus en plus efficaces contre cet antigène. Ces cellules productrices d'anticorps sont ensuite filtrées des globules blancs et placées dans une boîte pour voir quelles cellules se lient le mieux à l'antigène, a déclaré Goodman. La cellule qui se lie le mieux est ensuite isolée - c'est une usine de production d'anticorps, spécialement conçue pour produire un anticorps super-sélectif.

De là, cette cellule est fusionnée à une cellule cancéreuse du sang, produisant quelque chose appelé un hybridome. Cet hybridome, ou monoclone, est un générateur inépuisable d'exactement le même anticorps, encore et encore et encore. (Les chercheurs lient la cellule monoclonale à une cellule cancéreuse parce que le cancer continue de se reproduire.)

"Il produit, produit et produit, et il ne s'arrêtera jamais, et c'est un cancer, donc c'est essentiellement immortel", a déclaré Goodman. Ce qu'il produit est un anticorps monoclonal.

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Ces lignées cellulaires ont une gamme d'utilisations incroyablement diversifiée. Il existe des millions d'anticorps monoclonaux commerciaux, qui sont utilisés dans les laboratoires pour marquer les cibles cellulaires les plus minuscules et les plus spécifiques à étudier, a déclaré Goodman.

"Ils sont incroyables, ce sont des outils incroyablement précis", a déclaré Goodman.

Les anticorps monoclonaux constituent également la base de nombreux médicaments à succès. Par exemple, le médicament adalimumab (nom de marque Humira) est un anticorps monoclonal qui traite la polyarthrite rhumatoïde en inhibant une protéine inflammatoire connue sous le nom de cytokine. Un autre, appelé bevacizumab (Avastin), cible une molécule qui alimente la croissance des vaisseaux sanguins; en bloquant cette molécule, le bevacizumab peut ralentir la croissance des cancers du poumon, du côlon, du rein et de certains cancers du cerveau.

Et dans la pandémie de SRAS-CoV-2, les médecins du monde entier se précipitent pour créer des anticorps monoclonaux qui, espérons-le, neutraliseront le nouveau coronavirus, a déclaré Greene. Ces anticorps sont filtrés à partir du plasma des personnes qui se sont rétablies du COVID-19 (également appelé sérum de convalescence). L'espoir est qu'en isolant les anticorps les plus efficaces, puis en les produisant en masse, les médecins puissent créer un traitement qui fournit une immunité temporaire et «passive» jusqu'à ce que le corps puisse rattraper son retard et élaborer une réponse efficace et plus durable sur le sien, dit Greene.

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En revanche, les anticorps polyclonaux sont dérivés de plusieurs lymphocytes B. Les anticorps polyclonaux sont une bibliothèque d'anticorps qui se lient tous à des parties légèrement différentes de l'antigène, ou cible. Les anticorps polyclonaux sont généralement produits en injectant l'antigène à un animal, en stimulant une réponse immunitaire, puis en extrayant le plasma des animaux pour produire des anticorps en masse, selon une étude de 2005 dans le journal de l'Institute for Laboratory Animal Research (ILAR)..

Contrairement aux anticorps monoclonaux, dont la production peut prendre jusqu'à 6 mois, les anticorps polyclonaux peuvent être fabriqués en 4 à 8 semaines et nécessitent moins d'expertise technique. De plus, pour certains types de tests où vous essayez de détecter l'antigène, les anticorps polyclonaux peuvent avoir une meilleure chance de se lier à l'antigène cible, ce qui les rend potentiellement plus sensibles. L'inconvénient des anticorps polyclonaux est que, étant donné que chaque animal individuel peut produire une gamme différente d'anticorps, la fabrication d'anticorps polyclonaux cohérents d'un lot à l'autre peut être plus difficile, et il n'est pas aussi facile d'avoir un approvisionnement important, selon une étude de 2005 dans la revue Biotechniques.

Comment fonctionnent les tests d'anticorps?

Les tests d'anticorps détectent si le corps a produit des quantités détectables d'anticorps dirigés contre une certaine molécule et peuvent donc révéler si une personne a été infectée par un virus ou une bactérie spécifique dans le passé. Habituellement, ces tests détectent des IgM ou des IgG, précédemment signalées.

Par exemple, les tests d'anticorps contre le SRAS-CoV-2 détectent généralement une partie ou la totalité de la protéine de pointe du coronavirus et peuvent révéler si quelqu'un a eu COVID-19 dans le passé. Parce que le corps met du temps à augmenter sa production d'anticorps, les gens ne sont généralement testés positifs que deux semaines environ après avoir été exposés pour la première fois à l'agent pathogène..

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Il existe deux types courants de tests d'anticorps: les tests à flux latéral et les tests ELISA (enzyme-linked immunosorbent assay). Les deux impliquent la fixation d'un antigène sur une surface, puis la détection si un anticorps se lie à cet antigène. Habituellement, une réaction chimique, telle qu'une fluorescence ou un changement de couleur, est déclenchée lorsque l'anticorps se lie à l'antigène. Les tests d'écoulement latéral sont similaires aux tests de grossesse pee-on-a-stick; plutôt que de faire pipi, pour les tests d'anticorps, le sang ou le sérum est lavé sur la surface plane, qui est généralement du papier. Les tests ELISA fonctionnent sur un principe similaire, seuls les tests sont effectués sur des microplaques et nécessitent un technicien de laboratoire, et les résultats peuvent ne pas être lus instantanément, Charlotte Sværke Jørgensen, qui étudie la sérologie de diagnostic spécial viral et microbiologique au Statens Serum Institut de Copenhague, dit précédemment dans un e-mail.

Un bon test d'anticorps est celui qui produit peu de faux positifs et peu de faux négatifs, rapportés précédemment. Pour s'assurer que cela se produit, les scientifiques doivent "calibrer" leur test, par exemple, en s'assurant que les échantillons connus pour ne pas avoir l'antigène ne produisent pas faussement un test positif. Par exemple, avec le SARs-CoV-2, cela signifierait tester des échantillons de sang avant le début de la pandémie et s'assurer qu'aucun échantillon n'est positif. Ils doivent également prélever des échantillons contenant définitivement l'anticorps et s'assurer que le test d'anticorps détecte correctement ces positifs..

Ressources supplémentaires:

• Regardez une vidéo sur le fonctionnement des anticorps, produite par le Vaccine Makers Project.
• En savoir plus sur les tests d'anticorps des Centers for Disease Control and Prevention.
• Lisez ce que le directeur des National Institutes of Health, le Dr Francis Collins, a à dire sur les anticorps anti-SRAS-CoV-2, tel que publié sur le blog du directeur des NIH le 30 juin 2020.