LE SOI ET LE NON-SOI

Les quelques milliards d'individus qui peuplent notre planète peuvent être classés en groupes selon différents critères ethniques, géographiques, sociologiques ou ... biologiques.

Les caractères biologiques définissant ces groupes sont identifiables et leur expression visible constitue le phénotype. Ils sont déterminés par des gènes qui sont des segments d'ADN répartis le long des chromosomes. L'ensemble des gènes - le génome - qui gouverne l'expression du phénotype constitue le génotype

Si le phénotype est facilement perceptible et peut même être artificiellement modifié, le génotype est beaucoup plus difficile à analyser. Il faut connaître la localisation du gène (le locus) dans le génome, identifier sa structure, c'est-à-dire la séquence des bases sur le segment d'ADN qui le constitue et vérifier sa fonction ; c'est le domaine de la "biologie moléculaire". Les gènes codant les marqueurs des groupes sont, comme tous les gènes, transmis par les parents et leur expression phénotypique obéit aux lois de l'hérédité.

Ces marqueurs sont des molécules présentes dans le sérum (et l'on parle de groupes sériques), sur les globules rouges (et l'on parle de groupes sanguins) ou sur les tissus (et l'on parle de groupes tissulaires). La multiplicité de ces groupes divise les individus au point qu'il est pratiquement impossible de rencontrer un sujet porteur des mêmes caractéristiques biologiques que soi. Comme le rappelle Jean Bernard, "le caractère unique, irremplaçable de chaque être humain avait été affirmé par les théologiens bien avant que les hématologistes n'en apportent la confirmation ".

Les théologiens, ceux des conciles de Nicée et de Constantinople, ont inventé le mot "personne" pour donner une explication de la Trinité. Persona est un mot de théâtre désignant le masque porté par les acteurs qui leur servait de porte-voix (sonus) et surtout indiquait le rôle, le personnage qu'ils jouaient. Dans la Trinité, le Fils est de nature divine (consubstantiel au Père) mais il est aussi une personne humaine, distincte, unique, pleinement homme mais pas surhomme. Les autres hommes, créés à l'image de Dieu, sont donc comme Lui des personnes uniques et irremplaçables. Les biologistes, en disséquant les molécules, ont montré, après le pères de l'Eglise, que pour eux aussi les humains étaient des "personnes".

Toutes les molécules définissant les groupes et présentes chez un même individu sont les marqueurs du soi (self) et tout ce qui n'est pas soi est le non-soi (non self). L'organisme défend l'intégrité du soi et rejette tout ce qui est perçu comme non-soi; s'il est en contact avec les marqueurs du soi d'un autre individu, il le reconnaît comme étranger et développe une réaction immunitaire. Les molécules du soi, présentes dans les cellules, sont donc évidemment impliquées dans les réactions de destruction ou de rejet constatées après transfusions ou greffes.

LES GROUPES SANGUINS

Le sang a toujours fasciné les humains. La perte de sang accompagnant souvent la perte de vie, on a de tous temps tenté de restituer sinon la vie du moins la vigueur avec du sang. On se baignait dans le sang, on buvait du sang et, en 1492, le pape Innocent III, vieux et malade, a reçu le sang de trois robustes jouvenceaux. Le traitement fut tout à fait inefficace car le pape mourut trois jours plus tard et avec lui les trois jouvenceaux qui avaient été saignés pour cette cause perdue.

Des progrès décisifs ont été obtenus en 1628 avec la découverte par Harvey de la circulation sanguine et plus tard de la voie intraveineuse. Dès lors de multiples essais de transfusions ont été tentés avec du sang d'animaux amenant les catastrophes qu'on imagine et avec du sang humain avec des succès inégaux.

LE SYSTEME ABO

En 1900, Landsteiner observe que le plasma de différents sujets agglutine les hématies de nombreux autres sujets et, poursuivant ses études, il en déduit l'existence des groupes A, B et O (pour ohne, sans). Un an plus tard, De Castello décrit un quatrième groupe : AB. Curieusement, l'importance de ces groupes sanguins pour les transfusions n'a été perçue que dix ans plus tard car ce n'est qu'en 1910 que les règles de la transfusion sanguine ont été édictées par Schultz et Ottenberg. En 1924, Bernstein démontre la transmission héréditaire selon les lois de Mendel des facteurs de groupes sanguins.

* les antigènes du système ABO

La spécificité de groupe est portée par l'extrémité de chaînes glucidiques déployées comme des antennes à la surface des cellules. Sur les globules O, on trouve un antigène H constitué d'une molécule galactose associée à une molécule de fucose ; les antigènes A et B possèdent la même substance de base légèrement modifiée : sur l'antigène A est ajoutée une molécule de N-Acétyl-Glucosamine et sur l'antigène B, c'est une seconde molécule de galactose qui occupe la position terminale. La connexion de ces sucres est sous la dépendance d'enzymes codées par les gènes de l'érythroblaste. Sur les cellules de groupe AB, la substance H est transformée en A sur certaines chaînes et en B sur d'autres. Le groupe A est séparé en A1 et A2, caractérisé par la coexistence de chaînes A et H .

Il existe dans les groupes A et B des variants dans lesquels les antigènes s'expriment faiblement.

Chez certains sujets dits sécréteurs, les substances AB et H diffusent dans les sécrétions et dans la salive en particulier. Le caractère sécréteur est un caractère héréditaire mendélien.

* Phénotypes

La présence ou la combinaison des divers antigènes détermine 6 phénotypes principaux : A1, A2, B, O, A1B, A2B auxquels s'ajoutent les phénotypes rares dits "A faibles" ou B" faibles". D'exceptionnels sujets dits de "phénotype Bombay" n'ont apparemment pas de groupe ABO car il ne posséderait pas le gène codant la substance H.

La répartition des groupes est variable selon les populations. En France, elle est la suivante :

A

45%

B

8%

AB

3%

O

44%

* les génotypes

La transmission du groupe dans le système ABO est héréditaire selon le mode mendélien. Sur chacun des chromosomes 9, trois gènes allèles sont possibles : A, B et O. Ce dernier est un gène silencieux qui ne modifie pas la substance de base H alors que les gènes A et B sont exprimés de manière codominante lorsqu'ils sont tous les deux présents.

Les génotypes possibles correspondant aux principaux phénotypes sont répertoriés ci-dessous.

Phénotype

Génotype

A

A/A

A

A/O

B

B/B

B

B/O

AB

A/B

O

O/O

Les caractères A1 et A2 relèvent de gènes distincts. On voit que les sujets du groupe O sont obligatoirement homozygotes tandis que ceux du groupe AB sont hétérozygotes. Les sujets "Bombay" sont dépourvus du gène H que tous les autres possèdent.

* les anticorps

· anticorps naturels

Tous les sujets possèdent dans leur sérum des anticorps spécifiques des antigènes qu'ils ne possèdent pas sur leurs globules ; ainsi :

.un sujet A est anti B
.un sujet B est anti A
.un sujet O est anti A et anti B
.un sujet AB n'est ni anti A ni anti B.

Ces anticorps naturels apparaissent dès les premiers mois de la vie ; ce sont des immunoglobulines de classe IgM, agglutinants et agissant à froid : ce sont des anticorps complets.

· anticorps immuns

Les antigènes A et B peuvent susciter, comme tous les antigènes, la formation d'anticorps. Ce sont des immunoglobulines de classe IgG, actifs surtout à 37°C, non agglutinants mais sensibilisants, c'est-à-dire se fixant sur les hématies sans les agglutiner mais susceptibles de les hémolyser en présence de complément. Ce sont des anticorps incomplets. Leur fixation sur les hématies peut être révélée par des artifices : réaction en milieu albumineux ou utilisation d'une antiglobuline humaine (voir plus loin : test de Coombs)

* Détermination du groupe sanguin ABO

· Epreuve directe de Beth Vincent

Les globules rouges du sujet sont mis en présence de réactifs agglutinants anti A, anti B, anti H et si possible anti AB et anti A1. Les agglutinations observées témoignent de la présence sur les hématies de l'un ou l'autre antigène et permettent de déduire le phénotype érythrocytaire.

· Contre-épreuve de Simonin

Le plasma du sujet est testé en présence d'hématies dont on connaît le groupe de manière à vérifier la présence d 'agglutinines naturelles et leur concordance avec le phénotype trouvé.

Les deux épreuves doivent être obligatoirement pratiquées.

anti A Anti B Anti H hématies A hématies B Résultat
+ - - - + A
- + - + - B
- - + + + O
+ + - - - AB
+ - + - + A2

Détermination des groupes sanguins ABO : + = agglutination, - = pas d'agglutination

· En cas de transfusion, la loi impose un contrôle ultime au lit du malade de la conformité des groupes ABO du receveur et du flacon. Il consiste à réaliser une épreuve de Beth-Vincent effectuée le plus souvent sur des bristols où les réactifs se trouvent à l'état déshydraté.

LE SYSTEME LEWIS

Les antigènes du système LEWIS sont des substances hydrosolubles éventuellement présentes dans les sécrétions et le plasma et qui se fixent secondairement sur les chaînes glucidiques qui portent les antigènes AB et H en leur ajoutant de nouvelles spécificités Le(a) et Le(b).

On distingue trois phénotypes Lewis :

Phénotype

Fréquence

Le (a+b-)

20%

Le (a-b+)

70%

Le (a-b-)

10%

Les sujets Lewis négatifs peuvent développer des anticorps irréguliers anti Lewis a ou b.

Le gène Le gouverne l'expression du facteur Le(a). Si le gène Se (pour sécréteur) coexiste, le facteur Le(b) s'exprime.

Chez les sujets Le(a-b+), qui sont sécréteurs, les substances de groupe ABO et Lewis sont présentes dans la salive.

LE SYSTEME RHESUS

C'est encore Landsteiner, qui avait décidément de la suite dans les idées, qui a été à l'origine de la découverte, en 1940, du système Rhésus. En injectant au lapin des hématies du singe Macacus Rhésus, il obtient des anticorps qu'il dénomme anti-Rhésus. Ces anticorps agglutinent le hématies de 85% des humains dits Rhésus positifs ou Rh+, les autres étant Rh-. Ce nouveau groupe sanguin est indépendant du système ABO et se transmet comme un caractère mendélien dominant.

* Antigènes Rhésus

L'antigène découvert par Landsteiner a été appelé D ou Rh1. Il est présent sur les hématies des sujets Rh+ et absent chez les sujets Rh-. L'étude de nombreux sérums humains a révélé des fréquences d'agglutination supérieures à 85% suggérant que ces sérums contenaient d'autres anticorps que l'anti D reconnaissant d'autres antigènes. Ont été individualisés ainsi un antigène C ou Rh2 présent chez 70% des individus et un antigène E ou Rh3 trouvé dans 30% des cas. L'affaire s'est encore compliquée quand on a mis en évidence des anticorps agglutinants les hématies Rh-, conduisant à la description d'un antigène c ou Rh4 reconnu chez 80% des sujets et d'un antigène e ou Rh5 présent dans 99% des cas. Les anticorps anti C et anti c sont antithétiques, c'est à dire que les hématies non agglutinées par l'un le sont par l'autre. Il en est de même pour les anticorps anti E et anti e. Aucun anticorps antithétique de l'anti D n'a été découvert; on considère qu'il n'y a pas d'antigène d. Toutefois, l'habitude a voulu que l'on désigne par d les hématies chez qui le facteur D est absent (Rh-).

* Anticorps anti-Rhésus

Les anticorps du système Rhésus sont des anticorps immuns, incomplets, de classe IgG. Il n'existe pas d'anticorps naturels dans le système Rhésus.

* Phénotypes Rhésus

L'utilisation de 5 anticorps anti D, C, E, c et e permet de déterminer le phénotype Rhésus. Les phénotypes le plus fréquemment rencontrés sont cités dans le tableau suivant :

anti D

anti C

anti E

anti c

anti e

Phénotype

Fréquence

+

+

-

+

+

DCce

34%

+

+

-

-

+

DCe

20%

-

-

-

+

+

dce

15%

+

+

+

+

+

DCcEe

13%

+

-

+

+

+

DcEe

12%

* Génétique

Les antigènes du système Rhésus sont codés par la paire de chromosomes 1 ; chaque chromosome porte un complexe génique (un haplotype) constitué de 3 loci très voisins qui se transmettent en bloc. Pour chaque locus, il existe deux allèles possibles (D ou d au premier, C ou c au second, E ou e au troisième). Dans chaque érythroblaste, il y a donc 6 gènes codant 5 antigènes de membrane (le gène d est un gène muet) ; les allèles C et c ainsi que E et e sont codominants et sont exprimés conjointement chez les hétérozygotes; le gène D se comporte comme un gène dominant.

Il existe trois haplotypes fréquents : DCe , DcE et dce et, connaissant le phénotype, il est possible de déduire le génotype probable d'un sujet :

¨ au phénotype DCce correspond sans doute le génotype DCe/dce
¨
au phénotype DcEe correspond sans doute le génotype DcE/dce
¨
au phénotype DCcEe correspond sans doute le génotype DCe/DcE

Les rares recombinaisons ("crossing over") entre ces haplotypes font apparaître des haplotypes rares et donc des phénotypes peu courants.

* Détermination du groupe Rhésus

Elle se fait par agglutination à chaud en milieu albumineux à l'aide de sérums polyclonaux mais depuis peu l'utilisation de sérums monoclonaux autorise une détermination à température ambiante.

AUTRES SYSTEMES

On dénombre actuellement une trentaine de systèmes de groupes sanguins. Parmi eux, citons :

¨ le groupe Kell avec deux antigènes K et k. K est présent chez 10% des sujets (Kell +) tandis que k est commun à tous.
¨
le groupe Duffy avec les antigènes Fya et Fyb déterminant les phénotypes :

Fy(a+b+) et Fy(a+b-) = Duffy+
Fy(a-b+) et l'exceptionnel Fy(a-b-) = Duffy-

¨ le groupe Kidd avec deux antigènes : Jka (présent chez 75% des sujets, désignés "Kidd+") et Jkb.
¨
et bien d'autres (une trentaine au total)...

LES GROUPES SERIQUES

Des variations de structure de certains composants du sérum déterminent des groupes sériques. Ils ne sont pas immunogènes et n'ont guère d'incidence sur les transfusions et greffes aussi ne seront-ils que cités.

Certains sont portés par des protéines constitutives :

- les groupes d'haptoglobine
- les groupes d'alpha 2 macroglobuline
- les groupes de transferrine
- les groupes de beta-lipoprotéine
- les groupes d'immunoglobulines :
      . Gm sur les chaînes lourdes gamma d'IgG
      . Km sur les chaînes légères kappa
     
. Am sur les chaînes lourdes alpha d'IgA

D'autres sont portés par des enzymes en formant des variants appelés isoenzymes.

LE COMPLEXE MAJEUR D'HISTOCOMPATIBILITE

La connaissance des groupes sanguins a rendu possible la pratique des tranfusions sanguines qui ont sauvé de nombreuses vies humaines. La pratique des greffes d'organes a, quant à elle, bénéficié de la découverte et de la connaissance des groupes tissulaires.

Déjà, à l'occasion de la remise du Prix Nobel en 1931, Landsteiner émit l'hypothèse que des analogues des groupes érythrocytaires pouvaient être impliqués dans le succès des greffes d'autres tissus.

LES GREFFES - QUELQUES DEFINITIONS

· Greffe et transplantation

Le terme de greffe désigne le transfert d'un tissu ou d'un fragment d'organe (greffe de peau, de cornée) ; lorsque le transfert concerne un organe entier on utilise le terme de transplantation, l'intervention comportant alors le rétablissement de la continuité vasculaire avec les vaisseaux du receveur (rein, coeur, foie ...).

· Greffe autologue

Une greffe autologue est un transfert de tissu d'un point à un autre du même organisme : le même individu est à la fois donneur et receveur. Synonyme : autogreffe.

· Greffe isologue

Une greffe isologue est prélevée chez un donneur dont la constitution génétique est identique à celle du receveur : c'est le cas des jumeaux monozygotes ou des lignées pures d'animaux homozygotes. Synonymes : isogreffe, greffe syngénique.

· Greffe allogénique

Une greffe allogénique est prélevée chez un donneur de même espèce que le receveur mais génétiquement différent. Synonymes : allogreffe, greffe homologue.

· Greffe xénogénique

Une greffe xénogénique est prélevée chez un donneur d'espèce différente. Synonymes : xénogreffe, greffe hétérologue.

LES GREFFES - UN PEU D'HISTOIRE

Pouvoir greffer des tissus, remettre en place un membre, transplanter un organe font partie depuis longtemps des préoccupations des médecins.

Après des expériences en botanique, on en a tenté chez l'animal puis chez l'homme. Ces essais ont permis de formuler quelques règles :

- les xénogreffes sont rejetées,
- les allogreffes sont rejetées,
- en fait, seules les greffes autologues sont acceptées.

Les tentatives de transplantation furent également des échecs.

C'est dans ce contexte très pessimiste que, grâce à la découverte par Jean Dausset, en 1952, des groupes tissulaires, l'on a pris conscience que greffes et transplantations nécessitaient que donneur et receveur soient histocompatibles et que les groupes tissulaires devinrent le Complexe majeur d'histocompatibilité ou CMH.

Vers les années 70, il apparut que les molécules du CMH ne servaient pas qu'au rejet des greffes mais jouaient un rôle essentiel dans les réponses immunitaires.

Le CMH devint Système HLA, ensemble d'antigènes exprimés sur les cellules de l'organisme, marqueurs de l'identité de chacun de nous, marqueurs du soi.

GEORGES SNELL : Des souris ...

Les travaux de Georges Snell (Londres) se basent sur l'étude des lignées pures de souris, homozygotes.

Il est possible d'obtenir une souche de souris consanguines en réalisant des croisements entre frères et soeurs pendant une vingtaine de générations.

Tous les membres de cette souche présentent une uniformité génétique totale : ce sont des souris syngéniques.

Snell réalise des croisements entre des lignées consanguines différentes, obtient des hybrides de première et de seconde génération et pratique des greffes de peau. Les résultats obtenus lui permettent d'établir que le rejet obéit à des lois de transmission héréditaire :

Ce sont les lois de Snell :

1. les greffes syngéniques ne sont pas rejetées,

2. les greffes allogéniques sont rejetées,

3. les greffes d'un parent (A ou B) à un hybride (F1) ne sont pas rejetées,

4. par contre, les greffes d'un hybride F1 à un parent (A ou B) sont rejetées,

5. trois quarts des hybrides de deuxième génération (F2) (descendants de souris F1 accouplées entre elles) acceptent les greffes d'un parent, et trois quarts acceptent les greffes de l'autre parent :

la ségrégation correspond à celle de caractères mendéliens monofactoriels.

Les 4 premières lois de Snell La 5e loi de Snell

LE REJET D'UNE GREFFE EST DE NATURE IMMUNOLOGIQUE

LE REJET D'UNE GREFFE

Etudions le devenir d'une greffe de peau, en sachant que tous les tissus se comportent de la même manière.

Quel que soit le résultat final (greffe acceptée ou rejetée), le greffon est d'abord revascularisé en 3 à 6 jours mais, en cas de greffe incompatible, on constate à partir du 4° jour une hypertrophie des ganglions lymphatiques régionaux et l'apparition de grandes cellules blastiques qui envahissent ensuite le greffon.

Au 8° jour, des troubles de vascularisation apparaissent : rupture de l'endothélium des capillaires, petites hémorragies, microthromboses.

Vers le 10° jour, le greffon a un aspect oedémateux et inflammatoire, avec présence de macrophages et de polynucléaires.

La nécrose de la greffe est totale au 12° jour.

LA NATURE IMMUNOLOGIQUE DES GREFFES

Si un deuxième greffon provenant du même donneur est implanté sur le même animal, on observe un rejet accéléré (en 8 jours environ).

Tout se passe comme si la première greffe avait sensibilisé le receveur.

Si, à partir de ce même donneur, on répète les tentatives de greffe, les délais de rejet deviennent de plus en plus courts ; le greffon n'est même plus revascularisé.

En revanche, si la deuxième greffe provient d'un donneur génétiquement différent du premier, le rejet se déroule comme dans le cas d'une première greffe.

LE MECANISME DE LA REACTION DE REJET

Les cellules d'une allogreffe possèdent à leur surface des antigènes : les antigènes d'histocompatibilité. Ces alloantigènes sont des protéines codées par un ensemble de gènes.

Le système immunitaire du receveur reconnaît ces molécules comme étrangères et développe contre elles une réaction immunitaire.

La réaction de rejet apparaît avant tout comme un phénomène d'immunité cellulaire.

En effet :

· des animaux thymectomisés à la naissance (donc dépourvus de lymphocytes T) rejettent mal les greffes allogéniques.
·
une lignée de souris obtenue au laboratoire, les souris "nude", n'ont pas de thymus (elles n'ont pas non plus de poils, d'où leur nom). Ces souris acceptent des greffes allogéniques et même xénogéniques (telles que des plumes d'oiseaux ...).
·
la sensibilisation peut être transférée à un animal neuf en lui injectant les lymphocytes d'un animal sensibilisé.

Le rôle des anticorps n'est cependant pas négligeable.

· des rejets tardifs peuvent être dus à la formation d'anticorps que l'on peut mettre en évidence dans le sérum des receveurs.
·
des rejets suraigus dus à la présence d'anticorps circulants peuvent être observés chez des receveurs antérieurement sensibilisés par une précédente greffe.
·
certains anticorps, au contraire, peuvent faciliter la survie de la greffe en recouvrant les cellules et en masquant les sites antigéniques, empêchant ainsi l'action des lymphocytes T cytotoxiques.

DEUX ASPECTS PARTICULIERS DES ALLOGREFFES

1° Réaction de la greffe contre l'hôte (Graft versus Host ou G.v.H.)

Elle nécessite deux conditions pour se développer :

- le greffon est principalement constitué par des cellules immunitaires,
- le receveur est incapable de rejeter ces cellules greffées.

exemple : greffe de moelle osseuse allogénique chez des malades atteints de leucémies ou de déficits immunitaires.

Il s'agit d'un aspect inverse de la réaction de rejet puisque, dans ce cas, c'est le greffon qui produit une réaction immunitaire contre les tissus du receveur.

2° La grossesse

Il est bien établi dans l'espèce humaine que la mère peut se sensibiliser vis-à-vis des alloantigènes portés par le foetus (et hérités du père).

La sensibilisation de la mère est due à des passages de cellules et de macromolécules du foetus vers la mère.

L'existence entre la mère et le foetus d'une barrière constituée par le placenta et son trophoblaste semble l'élément essentiel au maintien de la greffe foeto-placentaire.

JEAN DAUSSET : ... et des hommes

Vers 1952, Jean Dausset, responsable d'un centre de transfusion sanguine à Paris, observe parfois des incidents au cours de transfusions sanguines pratiquées chez des sujets polytransfusés. Les flacons de sang utilisés sont pourtant compatibles dans tous les systèmes sanguins connus jusqu'alors.

Le sérum du receveur contient des anticorps qui agglutinent les leucocytes du donneur

Ce même sérum agglutine certains leucocytes appartenant à divers individus et n'agglutine pas d'autres leucocytes : il met donc en évidence un déterminant antigénique présent sur la surface des leucocytes de certains individus d'une même espèce, donc un déterminant allotypique.

Les sérums obtenus chez des polytransfusés vont permettre d'identifier les groupes leucocytaires.

Une seconde source de sérums d'identification se révèlera encore plus intéressante : les femmes multipares.

L'étude intensive des groupes leucocytaires montre que ces déterminants antigéniques sont portés également par les cellules, qu'ils sont impliqués dans le rejet des greffes et que leur transmission est héréditaire.

Ces antigènes d'histocompatibilité sont codés par une région particulière d'un chromosome (la paire 6) qui constitue le système HLA, encore appelé complexe majeur d'histocompatibilité ou CMH.

MOLECULES HLA ET REPONSE IMMUNITAIRE

Vers 1964 Benacerraf étudie la réponse immunitaire à un antigène synthétique (la répétition d'un peptide) injecté à des souris consanguines de lignées différentes :

· certaines lignées répondent à cet antigène : on peut mettre en évidence des taux élevés d'anticorps : ce sont des souris bonnes répondeuses,
·
d'autres lignées ne répondent pas à cet antigène : ce sont des souris mauvaises répondeuses.

Le caractère "bon répondeur" (BR) ou "mauvais répondeur" (MR) est un caractère génétique :

Un croisement BR x MR conduit à des descendants qui sont tous "bons répondeurs" : c'est donc un caractère dominant.

Les études génétiques permettent alors de montrer que le caractère BR ou MR est également gouverné par des gènes du complexe majeur d'histocompatibilité de la souris.

Ces mêmes gènes seront, ensuite, retrouvés chez l'homme.

LE CMH AU NIVEAU GENETIQUE

3 chromosomes sont impliqués dans la synthèse des antigènes HLA :

- le chromosome 5 code pour la chaîne invariante gamma,
- le chromosome 15 code pour la ß2 microglobuline,

- le chromosome 6 code pour les antigènes HLA proprement dits.

Le complexe majeur d'histocompatibilité est localisé sur le bras court du chromosome 6 

LE POLYMORPHISME

La plupart des gènes existant dans une espèce donnée sont uniques. En s'exprimant ils sont traduits en une protéine qui se retrouvera identique chez tous les individus de l'espèce considérée : ces gènes sont des gènes monomorphes

Quelques gènes peuvent exister sous plusieurs formes qu'on appelle les allèles : c'est ainsi que dans le système ABO des groupes sanguins, le gène responsable existe sous deux formes alléliques : A et B. Ces gènes sont faiblement polymorphes

Le système H L A présente un très haut degré de polymorphisme, c'est-à-dire que pour un gène donné, de nombreux allèles sont possibles 

 

Le polymorphisme est équilibré (polymorphisme "balancé"), c'est-à-dire que tous les allèles sont retrouvés dans l'espèce humaine avec une fréquence relativement similaire (entre 1 et 10%).

Une combinaison particulière d'allèles portée par un chromosome s'appelle un haplotype.

le génotype HLA d'un individu est donc constitué de l'assemblage de deux haplotypes : 1 haplotype d'origine paternelle et 1 haplotype d'origine maternelle 

Puisque les caractères génétiques sont indépendants, théoriquement, n'importe quel antigène de la région A peut être associé à n'importe lequel de la région B, de la région C ou de la région D :

Le nombre des haplotypes présents dans la population humaine est très grand ; avec deux chromosomes non identiques le nombre total de génotypes possibles est énorme.

En ne tenant compte que des allèles actuellement connus pour A, B, et C les combinaisons possibles permettent 1800 haplotypes, près de 400.000 phénotypes et plus de 1.500.000 génotypes.

Tout individu risque donc de différer d'un autre individu par au moins un gène HLA ...(la solitude génétique)

LE DESEQUILIBRE DE LIAISON

En théorie, la fréquence avec laquelle deux spécificités apparaissent ensemble dans une population est donnée par le produit des fréquences individuelles. Ainsi, si 16% de la population a un antigène HLA-A particulier (A1) et 10% un antigène HLA-B particulier (B8), la probabilité de trouver A1 lié à B8 est de (16% x 10%) soit 1,6%.

Ceci est vérifié pour certains allèles : la fréquence observée est égale à la fréquence attendue.

Mais, dans certains cas, la fréquence observée est beaucoup plus élevée. Dans notre exemple, l'association A1-B8 se produit à une fréquence de 8,8% dans les populations européennes (dites caucasiennes).

Elle indique une association préférentielle entre deux allèles de deux locus différents : on parle dans ce cas d'un déséquilibre de liaison.

LE PRODUIT DES GENES A-B-C : PRODUITS DE CLASSE I

Les protéines encodées par les gènes A, B et C sont des glycoprotéines de membrane présentes sur toutes les cellules nucléées de l'organisme. Ces molécules HLA "flottent" dans la membrane cellulaire fluide et sont composées de deux chaînes polypeptidiques :

· la chaîne lourde a , qui est une protéine glycosylée d'environ 350 AA, peut être divisée en trois régions : cytoplasmique, transmembranaire et extérieure. La partie extérieure forme 3 domaines : a3 et a2 ont un pont disulfure mais pas a1.
·
la chaîne légère est commune à toutes les molécules HLA : c'est la ß2-microglobuline. C'est une protéine non glycosylée de 99 AA possédant un pont disulfure. La ß2-microglobuline est fixée au domaine est commune à toutes les molécules HLA : c'est la ß2-microglobuline. C'est une protéine non glycosylée de 99 AA possédant un pont disulfure. La ß2-microglobuline est fixée au domaine a
3 par des liaisons non covalentes.

La comparaison des séquences des différentes molécules HLA de classe I indique que les régions variables se trouvent sur les régions a1 et a2.

ANALYSE CRISTALLOGRAPHIQUE

Il a été possible de cristalliser une molécule HLA de classe I (la molécule HLA-A2) et d'en déterminer la structure spatiale par diffraction des rayons X.

Cette molécule possède un seul site de liaison pour un peptide. Le site est créé par les deux domaines, a1 et a2.

Le site récepteur a la forme d'un berceau dont les dimensions sont largement suffisantes pour accueillir un peptide d'environ 10 à 20 AA.

La majorité des acides aminés variables (ceux qui diffèrent dans les diverses formes alléliques de la molécule A, B ou C) sont situés au fond du berceau, là où doit s'effectuer la liaison du peptide.

FONCTION DES MOLECULES DE CLASSE I

Les protéines cellulaires sont dégradées en peptides qui sont fixés aux molécules de classe I en cours de synthèse au niveau du réticulum endoplasmique. L'ensemble est exporté au niveau de la membrane cellulaire. Cet ensemble est reconnu par les lymphocytes T cytotoxiques comme faisant partie du "soi".

Les antigènes endogènes, comme les protéines virales synthétisées par les cellules infectées, sont également dégradées en peptides qui sont fixés aux molécules de classe I comme ci-dessus. L'ensemble est reconnu par les lymphocytes T cytotoxiques comme faisant partie du "non-soi", ce qui entraîne la destruction de la cellule-cible.

Ainsi, la distribution large des molécules HLA de classe I (toutes les cellules nucléées) assure-t-elle, en principe, une protection de l'organisme contre les infections virales.

LE PRODUIT DES GENES D (DP - DR - DQ) : PRODUITS DE CLASSE II

Les protéines encodées par les gènes DP, DQ et DR sont exprimées de manière beaucoup plus restreinte, à la surface de cellules du système immunitaire :

· les cellules présentatrices de l'antigène :

- monocytes, macrophages,
- cellules de Langerhans,
- lymphocytes B,
- certaines cellules endothéliales,

· les lymphocytes T activés

Ces molécules HLA "flottent" dans la membrane cellulaire fluide 

Les molécules de classe II sont composées de deux chaînes (a et ß) d'environ 230 AA.

La structure tridimensionnelle des molécules de classe II est voisine de celle des molécules de classe I : les molécules de classe I ou de classe II sont des récepteurs de peptides.

FONCTION DES MOLECULES DE CLASSE II

Les protéines exogènes, qui sont endocytées par les cellules présentatrices de l'antigène, sont également dégradées en peptides dans les endosomes. Les molécules de classe II, également synthétisées dans le réticulum endoplasmique, s'associent à la chaîne invariante gamma. Cette chaîne invariante masque le récepteur de peptides . Le complexe migre alors dans les endosomes où la chaîne invariante se dissocie des molécules de classe II. Les peptides peuvent alors se fixer et l'ensemble est exporté au niveau de la membrane cellulaire.

L'ensemble est reconnu par les lymphocytes T auxiliaires comme faisant partie du "non-soi" ce qui entraîne l'activation et le début de la réaction immunitaire.

REGULATION DE L'EXPRESSION DES MOLECULES HLA

L'expression de ces molécules du CMH est soumise à une régulation par des cytokines, en particulier par l'interféron gamma qui augmente l'expression des molécules de classe I et II.

L'interféron gamma est sécrété par les lymphocytes T après activation par l'antigène. Ainsi, après reconnaissance de l'antigène, il y a sécrétion d'une molécule qui augmentera l'expression de ces mêmes antigènes (par l'augmentation des molécules de présentation), augmentant par là même le mécanisme de reconnaissance et le nombre de cibles des effecteurs de la réponse immunitaire !

D'autres cytokines sont impliquées dans la régulation du CMH, IL6 et TNF en particulier.

MISE EN EVIDENCE DES ANTIGENES HLA

Le typage HLA a permis :

1° - d'améliorer les transplantations,
2° - de révéler des liens unissant certains antigènes à des maladies,
3° - d'étudier l'origine et les migrations des populations humaines.

Les antigènes HLA sont des alloantigènes.

On peut donc isoler des alloanticorps dans le sérum des sujets suivants :

- polytransfusés qui s'immunisent contre les antigènes HLA présents à la surface des leucocytes et des plaquettes qu'on leur transfuse.
- femmes multipares
qui s'immunisent contre les déterminants antigéniques de l'haplotype paternel présent sur les leucocytes foetaux.
- volontaires au sein d'une famille
à qui l'on injecte des leucocytes d'un autre membre de la famille.

Chaque antigène HLA porte plusieurs déterminants antigéniques (les épitopes), dispersés le long de la molécule mais certains d'entre eux sont groupés au niveau des sites récepteurs :

Certains épitopes sont partagés par plusieurs antigènes HLA (épitopes "publics") alors que d'autres sont plus ou moins restreints à un antigène HLA (épitopes "privés"). Dans le schéma ci-dessous, 1 et 3 sont des épitopes publics :

 

Les antigènes HLA peuvent être sérologiquement définis de deux façons :

- par mise en évidence d'une combinaison particulière d'épitopes publics,
- par mise en évidence d'un épitope privé.

La division épitope public/épitope privé est en fait artificielle et provisoire car l'épitope qui est aujourd'hui considéré comme "privé" peut, quand d'autres antigènes HLA sont définis, être fragmenté en deux épitopes dont au moins l'un des deux sera partagé par deux antigènes distincts.

La sérologie du CMH est donc toujours une classification provisoire, objectivée par les "Workshops" : tous les 3 ou 4 ans, les spécialistes du complexe HLA se réunissent, afin de mettre à jour la classification du système HLA.

Un nouvel antigène mis en évidence est provisoirement baptisé "w". Ce n'est qu'après que sa réalité est parfaitement confirmée que le "w" disparaît (exception faite des HLA-C où le "w" permet de ne pas confondre l'antigène avec un facteur du système du complément ...)

Des antigènes reconnus peuvent disparaître de la liste au fil des ans parce qu'ils sont fragmentés en deux ou plusieurs antigènes grâce à de nouveaux réactifs plus discriminants.

MISE EN EVIDENCE DES ANTIGENES DE CLASSE I

Le typage des antigènes de classe I est réalisé par une méthode sérologique utilisant des batteries de sérums-tests de spécificité connue. Il s'agit d'un test de microcytotoxicité où les cellules de l'individu testé, obtenues à partir du sang circulant, incubées avec des sérums-tests puis du complément sont lysées par l'un des sérums-tests :

Leucocytes T à typer + Cr* (chromate radioactif) 
--> le Cr* se fixe sur la membrane et dans le cytoplasme
+  batterie de sérums-tests de spécificité connue et complément : l'Ac se fixe à l'Ag HLA qu'il reconnait, ce qui entraine la fixation du complément et la lyse de la cellule.
Le Cr est alors libéré dans le milieu extérieur (ayant changé de valence, il ne peut plus se fixer à d'autres cellules). 
On mesure la radioactivité du surnageant :

(c'est le principe du cross-match précédant une greffe d'organe, et vérifiant qu il n'y a pas, dans le sérum du receveur, d'anticorps dirigé contre les lymphocytes du donneur. Si le cross-match est positif, la greffe est récusée d'une manière absolue : risque de rejet suraigu).

MISE EN EVIDENCE DES ANTIGENES DE CLASSE II

Le typage des antigènes de classe II peut se faire par deux techniques différentes :

· un test de microcytotoxicité : analogue à celui décrit ci-dessus, il est réalisé sur les lymphocytes B purifiés. Ce test est utilisé pour le typage DR.

Les antisérums proviennent du sérum de femmes multipares : on absorbe les anticorps HLA A, B et C avec des "pools" plaquettaires afin d'éliminer toutes les spécificités A, B, C. On teste le sérum épuisé contre un pool de lymphocytes T pour être certain qu'il n'existe plus d'anticorps non-HLA DR.

Le système DR présente, comme HLA A-B-C, des réactions croisées fréquentes (épitopes publics et privés).

· une réaction lymphocytaire mixte (RLM) unidirectionnelle : on fait une culture mixte de lymphocytes avec des lymphocytes tests : une différence au niveau des antigènes de classe II entre les cellules testées et les cellules tests se traduit par une prolifération mesurée par l'incorporation dans les cellules testées de thymidine tritiée ajoutée au milieu de culture, la prolifération des cellules tests étant bloquée par irradiation ou par la mitomycine (qui, en se fixant à l'ADN empêche la réplication).

QU'EST CE QUE LA REACTION LYMPHOCYTAIRE MIXTE ?

In vitro, il est très difficile de cultiver des lymphocytes : ils meurent en quelques jours.

Par contre, quand on mélange dans un milieu de culture 2 populations lymphocytaires provenant de deux individus différents X et Y, la culture des deux populations lymphocytaires distinctes est possible : non seulement les lymphocytes survivent, mais ils se divisent.

On observe in vitro ce qui se passe au cours d'une réaction immunitaire : accroissement des synthèses (DNA, RNA, protéines), transformation blastique et prolifération.

Pour chacune des deux populations lymphocytaires, les lymphocytes T auxiliaires reconnaissent (par leur TcR) les antigènes HLA de classe II de l'autre population et sont stimulés. Leur prolifération, maximale après 5 à 7 jours de culture, peut être appréciée par l'incorporation de thymidine marquée.

Mais, comme les deux populations s'activent réciproquement, on ne peut apprécier séparément le rôle de chacune d'elles dans la stimulation et la réponse.

LA RLM UNIDIRECTIONNELLE

On peut rendre la RLM unidirectionnelle si l'on bloque les capacités de mitose de l'une des deux populations

La RLM est positive quand les deux sujets diffèrent pour un gène HLA-D ou pour les deux gènes (puisqu'ils possèdent deux haplotypes)

La RLM est négative quand les deux sujets sont identiques pour leurs deux gènes HLA-D

Les lymphocytes dont on veut déterminer les antigènes HLA-D sont utilisés comme cellules répondantes dans une série de RLM unidirectionnelles contre des cellules stimulantes homozygotes pour un HLA-D

Si une RLM reste négative, on admet que les lymphocytes testés portent le même antigène HLA-D que les cellules stimulantes.

Exemple de typage HLA-D :

RLM

Cellules répondantes

Cellules stimulantes

Résultats

X

Dw 1

positive

X

Dw 2

positive

X

Dw 3

positive

X

Dw 4

négative

X

Dw 5

positive

X

Dw 6

négative

X

Dw 7

positive

X

Dw 8

positive

X

Dw 9

positive

10°

X

Dw10

positive

11°

X

Dw11

positive

Les cellules stimulantes sont homozygotes pour l'allèle HLA-D

Les RLM 4° et 6° sont négatives : les lymphocytes X portent les antigènes Dw4 et Dw6.

On conçoit la lourdeur de la technique qui nécessite :

- la recherche de sujets homozygotes pour les divers allèles HLA-D,
- la conservation par le froid des échantillons de cellules stimulantes,
- la mise en oeuvre de nombreuses RLM.

Le typage HLA-D n'est encore pratiqué que par des laboratoires spécialisés !

Dans une greffe on comprend l'importance des antigènes HLA-D : théoriquement, si donneur et receveur ont les mêmes antigènes, les lymphocytes T-auxiliaires n'étant pas activés, il n'y a pas de réaction immunitaire.

A noter : les antigènes du CMH, le récepteur pour l'antigène des cellules T et les immunoglobulines ont globalement la même structure en domaines...

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