Cienciaes.com : La nature mélange les gènes pour produire des millions d’anticorps différents

Introduction à la nouvelle étape de la science de Quilo.

Bonne science, chers amis de Quilo de Ciencia. Nouvelle année, nouvelle vie, dit le proverbe, et c’est ce qui arrivera également à Quilo de Ciencia. J’ai décidé de donner une nouvelle vie à d’anciens articles qui n’ont jamais été publiés sous forme de podcast. Vous pensez peut-être que cela pourrait retirer de l’intérêt pour les sujets que nous aborderons. Et bien, je ne pense pas. Il y a plusieurs raisons pour lesquelles je pense de cette façon. L’une d’elles est que la science est intemporelle. Les connaissances découvertes resteront avec nous jusqu’à la fin de la civilisation. Une autre raison, également importante pour moi, est que nous pouvons visiter d’anciennes découvertes et maintenant analyser brièvement ce qui leur est arrivé depuis leur découverte. La découverte s’est-elle matérialisée d’une manière ou d’une autre dans, par exemple, un nouveau médicament, un nouveau traitement ou une nouvelle méthode. ? le diagnostic d’une maladie ou d’une nouvelle technologie ? S’il a fini par être oublié, pour quelle raison ?

Et pour que vous puissiez voir que j’ai au moins un peu raison dans mes propos, je commencerai par le premier article que j’ai publié, dans le journal El País, le 6 juin 1998. Mes étudiants actuels n’étaient pas encore nés. Oh! Pourtant, le sujet dont je parlais est extrêmement d’actualité aujourd’hui. Il s’agit de la génération d’anticorps contre des micro-organismes. Que disiez-vous des anticorps il y a 22 ans ? Commençons.

La nature mélange les gènes pour produire des millions d’anticorps différents.

La découverte du mécanisme par lequel est générée la diversité des anticorps qui nagent dans notre plasma sanguin et nous protègent de la myriade de parasites qui nous entourent a été l’une des avancées les plus importantes de la biologie du XXe siècle. La recherche décrit le rôle d’une hormone du système immunitaire, l’interleukine-7, dans la génération de divers anticorps.

Les anticorps sont des protéines plasmatiques ayant une structure commune, mais capables de reconnaître et de se lier aux parasites et substances pathogènes les plus divers, en les inactivant. En général, chaque protéine correspond à un gène, on pensait donc à l’origine que pour plus de cent milliards d’anticorps possibles, plus de cent milliards de gènes différents correspondraient. Ces gènes auraient été sélectionnés par l’évolution pour produire des anticorps capables de lutter contre les infections naturelles. Cependant, cette hypothèse n’expliquait pas un problème fondamental : comment un animal pouvait-il générer des anticorps contre des substances synthétisées artificiellement qui n’avaient jamais été trouvées auparavant dans la nature ?

Les anticorps sont produits par des cellules spécialisées, appelées lymphocytes B, qui se développent dans la moelle osseuse. La molécule d’anticorps est composée de deux protéines différentes, appelées chaîne légère et chaîne lourde. Un anticorps mature est constitué de l’union de deux chaînes lourdes avec deux chaînes légères, identiques entre elles. Diverses études ont montré que ces chaînes contiennent deux types de régions : une région constante, la même pour tous, et une région variable, qui diffère d’une chaîne à l’autre. La région constante est ce qui confère les propriétés biologiques communes aux anticorps, tandis que la région variable est chargée de détecter les différents parasites ou substances externes contre lesquels ils doivent nous défendre.

Des chercheurs britanniques (Anne E. Corcoran et ses collègues), décrivant leurs découvertes dans la revue Nature (26 février 1998), ont découvert que l’hormone immunitaire interleukine-7 augmente la probabilité de recombinaison entre des fragments de ADN, donc si cette hormone n’est pas produite en quantité suffisante, la diversité des anticorps diminue. L’interleukine-7 est sécrétée par d’autres cellules de la moelle osseuse qui contribuent au développement et à la croissance des lymphocytes B, et sa présence est essentielle à leur développement normal. La nouveauté de cette découverte réside dans le fait qu’en plus de son rôle dans le développement des lymphocytes, l’interleukine-7 participe à la génération de diversité immunologique.

À la fin du processus de maturation des lymphocytes B, il existe donc des cellules différentes, et chacune porte sur sa membrane externe une molécule d’anticorps contre une substance ou un parasite inconnu même de la cellule elle-même. Si la cellule trouve sur son passage une substance à laquelle la molécule d’anticorps est capable de se lier, le lymphocyte entrera dans le processus de division et des dizaines de milliers de cellules identiques seront produites, toutes capables de fabriquer le même anticorps contre la substance. envahissant Cependant, la majorité des lymphocytes ne subiront jamais ce processus et continueront à circuler dans le sang, attendant leur mort. De nouveaux lymphocytes émergeront pour les remplacer, toujours virtuellement préparés à toute éventualité.

Sans minimiser la fascination révélée par la science pour la connaissance de la fonction immunitaire de notre propre corps, mieux comprendre et contrôler encore le mécanisme de la diversité immunologique peut signifier d’importantes avancées médicales. Comme objectif final, les scientifiques visent à augmenter ou diminuer la réponse immunitaire dans des cas spécifiques, par exemple pour éviter le rejet de greffes d’organes sans compromettre la défense contre les organismes pathogènes, réduire la réponse allergique à des substances qui devraient être tolérées par le système immunitaire, ou encore augmenter sa propre immunité contre les tumeurs, sans attaquer les tissus sains.

Les combinaisons de ADN

Comment sont générés les gènes matures qui produisent les deux types de chaînes d’anticorps et comment diffèrent-ils les uns des autres uniquement dans une région et pas dans d’autres ? Dans le génome, c’est-à-dire dans notre ADN, il existe quatre types de fragments génétiques qui participent à la génération des gènes de la chaîne d’anticorps. C’est comme si le génome possédait quatre jeux de cartes différents. De chacun, il faudra une lettre pour produire une combinaison unique, un seul gène, avec l’information nécessaire pour synthétiser une chaîne spécifique d’anticorps. La combinaison et l’union de deux de ces fragments pour la chaîne légère et de trois pour la chaîne lourde produiront les régions variables. Le quatrième fragment, qui sera également joint aux précédents, correspond à la région constante. Au total, environ 120 fragments du premier type, environ 15 fragments du deuxième et environ 27 fragments du troisième. Le nombre de fragments du quatrième type est plus petit et le type d’anticorps qui sera produit en dépend, dont les propriétés biologiques seront différentes selon le type d’attaque externe contre laquelle il entend nous défendre.

Il est facile de calculer qu’en combinant ces quatre paquets génétiques, il est possible de produire des milliers et des milliers de gènes différents. Chacun d’eux dirigera la production d’une chaîne spécifique, qui participera à son tour à la formation d’un anticorps mature. La diversité ainsi générée est cependant encore plus grande que celle calculée, car l’union de deux fragments génétiques spécifiques ne se produit pas toujours de la même manière. Le site de liaison précis entre les fragments de ADN, qui déterminera la région de l’anticorps qui se lie à une substance donnée, peut différer d’une liaison à l’autre. Des anticorps très similaires sont ainsi produits, mais leur capacité à se lier à des parasites ou à des micro-organismes varie toutefois.

La variété des anticorps est augmentée par la combinaison de deux chaînes légères avec deux chaînes lourdes pour former l’anticorps mature. La combinaison de gènes ou de chaînes n’est cependant pas le seul processus générant une diversité supplémentaire, et les processus de mutation génétique et d’hypermutation participent également à la production d’une plus grande diversité immunologique.

Jorge Laborda, 6 juin 1998

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