Immunologie
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L'immunologie en pratique

L'immunologie dans les laboratoires de diagnostic et dans la recherche

La connaissance des mécanismes immunologiques a permis le développement de nombreuses techniques d'analyses aussi bien quantitatives que qualitatives, utilisant notamment les anticorps, vecteurs de l'immunté humorale, mais aussi parfois des tests cellulaires. La maitrise de production des anticorps a ouvert le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) à de nombreuses technique de purification par "affinité", mais aussi des applications thérapeutiques.

Techniques

La plupart de ces techniques utilisent les propriétés des anticorps monoclonaux ou polyclonaux purifiés par affinité. Leur affinité et leur spécificité de liaison à leur cible fait d'eux des outils incontournables de détection ou capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de l'objet céleste...) spécifique. Ils permettent de déterminer la présence dans un échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) complexe d'un Antigène (Un antigène est une macromolécule naturelle ou synthétique, reconnue par des anticorps ou des cellules du système immunitaire et capable d'engendrer une réponse immunitaire. Les...) ou même d'une de ses parties particulière(épitope). De nombreuses modalités de mise en oeuvre existent

techniques avec anticorps non marqués

Les premières techniques d'analyse proposées utilisaient des anticorps non marqués, par exemple dans le réactions de précipitation, les réactions d'agglutination (ex: "test de Coombs"), turbidimétrie ou néphélométrie et les réactions de neutralisation. On utilise la capacité de former des complexes immuns multiples de l'antigène cible et des 2 sites des IgG ou 5 sites des IgM, et éventuellement le fait que l'anticorps est fixé ou se fixe à des cellules ou des particules (agarose). Les complexes antigène-anticorps deviennent visibles macroscopiquement de manière diffuse (opacité par turbidimétrie) ou locale (précipitation), éventuellement après coloration, ex. au Bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à une teinte plus sombre...) de Coomassie.

Par exemple dans plusieurs méthodes dites d'immunoprécipitation (ex. Ouchterlony), l'anticorps présent dans un gel immobilise un antigène diffusant depuis un puits, et on visualise une ligne blanche représentant la précipitation du complexe immun formé. Il existe une variante faisant appel à l'Électrophorèse (Fused Rocket Electrophoresis). D'autre techniques similaires sont utilisées en recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) pour déceler des interactions entre deux protéines ou pour purifier un composé dans une solution.

techniques avec anticorps marqués

Des méthodes devenues plus fréquentes consistent à utiliser des anticorps marqués, "détectables" facilement, cad couplés à avec des composés colorés ou le plus souvent fluorescents, des particules d'or, des enzymes qui produiront un signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les...) coloré fluorescent ou luminescent, ou de petits composés détectables indirectement (biotin, "tags"), voire des élémentes radioactifs. La réaction ag/ac est mise en oeuvre en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) homogène ou héterogéne. Par exemple cette dernière modalité se décline dans les techniques comme l'ELISA, le blotting ou le micro-réseau, selon que le support est une microplaque, membrane, lame de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le...)... Ces techniques d'analyse in-vitro permettent de détecter des protéines ou autres molécules, de facon qualitative (spécificité) et/ou semi-quantitative (par titration, comparé à un titration de standards). L'ELISA sur microplaque est une technique très flexible, de la R&D au contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) qualité ou au screening. Selon la spécifité des anticorps, on peut détecter de faibles différences ou modifications entre molécules (isoformes de protéines, phosphorylation, acétylation, etc.). Le microréseau permet de tester qualitativement des centaines de milliers de molécules (ou anticorps) sur 1 cm2 ("Screening"), avec 2 ou 3 paramètres (anticorps . Le western blot après électrophorèse 2D permet de distinguer qualitativement et quantitativement dans un même échantillon des protéines et leurs variant (profiling).

D'autres techniques utilisent le principe de l'ELISA, mais le support consiste en la cible à détecter, par exemple une cellule ou un virus (Un virus est une entité biologique qui nécessite une cellule hôte, dont il utilise les constituants pour se multiplier. Les virus existent sous une forme extracellulaire ou intracellulaire....). Par exemple une coupe de tissus est "marqué immunologiquement" (fixation de l'anticorps), et on analyse avec un microscope les cellules "colorées" par l'anticorps (Immuno-Histochimie (IHC)), ou rendu (Le rendu est un processus informatique calculant l'image 2D (équivalent d'une photographie) d'une scène créée dans un logiciel de modélisation 3D...) fluorescentes (Immuno-Fluorescence (IH) - on observe l'intensité de la fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à caractériser un...), ou son changement de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet...) spectrale (ratiométrie), ou le changement de polarisation ( la polarisation des ondes électromagnétiques ; la polarisation dûe aux moments dipolaires dans les matériaux diélectriques ; En électronique, la polarisation...) de la fluorescence (Fluorescence Polarization), ou le temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) entre l'excitation et l'émission (Life Time Resolved Fluorescence) ). Ces immuno-analyses renseignent sur la localisation d'antigènes, dans une cellule ou un tissus, et leur relative abondance. Une limitation repose sur la résolution optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.), et sur la superposition (En mécanique quantique, le principe de superposition stipule qu'un même état quantique peut possèder plusieurs valeurs pour une certaine quantité observable (spin, position, quantité de mouvement etc.)) des antigènes (dans l'épaisseur de la coupe), ce qui est partiellement adressé par scaning focal (Microscopie confocale). En Cytométrie de flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé dans les domaines suivants :) ("FCM"), on marque les cellules en suspension ( Le fait de suspendre des particules En chimie, la suspension désigne une dispersion de particule. En géomorphologie, la suspension est un mode de transport des sédiments. Le fait de suspendre un...), qui sont analysée individuellement, ce qui rend l'information très puissante (populations cellulaires, notamment en multiple détections, d'autant que les cellules peuvent être triées.

Les techniques d'analyse immunologique (immuno-métrique si elles sont rendues quantitatives) utilisant des anticorps marqués recourent souvent à des systèmes d'amplication, qui repose souvent sur plusieurs anticorps, dont des anticorps "secondaires", marqués et reconnaissant les anticorps "primaires" spécifiques de la cible à détecter. Elles peuvent être multiplexées dans divers techniques (ELISA Fluo, MicroArray, W-Blot, IHF, CMF): 2 et jusqu'à 4 anticorps spécifiques marqués différement sont utilisés simultanément, et l'on peut alors avoir des résultats multiples sur le même échantillon (simultanément, ou après superposition). Des variantes combinent des billes pour atteindre jusqu'à 48 détections. D'autres modalités permettent d'apprécier la distance entre 2 molécules (FRET, BRET).

autres techniques

Une autre propriété des anticorps utilisée en clinique animale et depuis quelques années en clinique humaine est la faculté de certains isotypes d'anticorps à lier le complément, et donc de lyser les cellules à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) desquelles ils sont fixés. En pratique, cela permet de détruire les cellules possédant un marqueur antigénique particulier (techniques de "lyse").

Les techniques de purification par affinité utilisent les anticorps couplés chimiquement à des résines pour capturer des antigène cibles (éventuellement complexés à d'autres partenaires - technique voisine de l'immunoprécipitation). Les applications vont de la R&D à l'industrie (fabrication).

Applications

Les applications des analyses immunologiques sont majeures en R&D, en diagnostique médical et vétérinaire, et même en controle qualité (alimentaire).

Sérologie

Le diagnostic (Le diagnostic (du grec δι?γνωση, diágnosi, à partir de δια-, dia-, „par, à travers, séparation, distinction“ et γν?ση, gnósi,...) des infections bactérienne (ex la toxoplasmose) ou virales (ex le VIH, l'hépatite (L’hépatite (du grec hépar: foie) désigne toute inflammation aiguë ou chronique du foie. Les formes les plus connues étant les formes virales (notées de A à G) et alcoolique. Mais l'hépatite peut...) B) se base le plus souvent sur la détection d'anticorps circulants dans le sérum des patients (parfois dans d'autres fluides). La technique la plus utilisée est l'ELISA 'direct'.

Détection immunologique directe d'agents pathogènes

La technique la plus utilisée est l'ELISA avec les modalité dites 'sandwich' et 'inhibition' (ou 'compétition'), en colorimétrie (EIA: Enzyme (Une enzyme est une molécule (protéine ou ARN dans le cas des ribozymes) permettant d'abaisser l'énergie d'activation d'une réaction et d'accélérer...) ImmunoAssays) ou radiométrique (RIA: RadioImmunoAssay), plus rarement fluorescence. Mais comptent aussi la cytométrie de flux pour des cas plus difficiles et recherche hospitalière, le micro-réseau qui se développe pour préciser le diagnostique avec plus de paramètres. Enfin la Microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre...) avec immunochimie (IHC) est très utilisée pour préciser le (ou à defaut de) diagnostique sérologique, dans les hopitaux, et même l'immunofluorescence (IF). Ceci vaut aussi pour le cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de telle manière que la survie de ce dernier est menacée. Ces cellules...) (cf infra).

Détection immunologique de paramètres biologiques

Les immuno-analyses sont capables de doser certains analyses circulants, et de détecter des marqueurs cellulaires normaux (qui signent le type ce cellule, ou une activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) -récepteur,enzyme-) ou cancéreux.

La détermination de la formule lymphocytaire fait appel à la cytométrie en flux, utilisant des anticoprs monoclonaux couplés à des molécules fluorescentes spécifiques de marqueurs (cluster de différentiation CD4/8...).

Le dosage (En chimie analytique, le dosage est l'action qui consiste à déterminer la quantité d'une substance précise (l'analyte) présente dans une autre ou dans un mélange (la matrice).) d'hormones dans le sérum est fait souvent par ELISA, mais certaines (hormones thyroïdiennes notamment) se font par turbidimétrie ou néphélométrie.

La recherche du cancer du colon et du pancréas (Le pancréas est un organe abdominal, une glande annexée au tube digestif. Il est rétropéritonéal, situé derrière l'estomac, devant et au-dessus des reins. Ses fonctions dichotomiques de glandes à...) se fait par ELISA avec quelques marqueurs frequents (par ex le CA19-9)Marqueurs tumoraux

Divers

En clinique animale et depuis quelques années en clinique humaine on recours à la faculté de certains isotypes d'anticorps à lier le complément, et donc de lyser les cellules à la surface desquelles ils sont fixés.

L'immunologie (L'immunologie est la branche de la biologie qui s'occupe de l'étude du système immunitaire. Apparu très tôt dans l'échelle de l'évolution, ce système a évolué pour discriminer le soi du non-soi. Les...) dans la pratique médicale

La connaissance de l'immunologie et les techniques immunologiques sont présentes à de nombreux niveaux en médecine (La médecine (du latin medicus, « qui guérit ») est la science et la pratique (l'art) étudiant l'organisation du corps humain (anatomie), son...), du diagnostic au développement de vaccins, du traitement de maladies auto-immunes au thérapies par greffe ou utilisant des anticorps.

L'utilisation de toutes sortes de vaccins a permis le triomphe de la médecine contre de nombreuses maladies infectieuses. Ainsi, la variole (La variole ou petite vérole est une maladie infectieuse d'origine virale, très contagieuse et épidémique, due à un poxvirus. Elle a été...) est éradiquée, et d'autres maladies sont des candidats à l'éradication par la vaccination : la rougeole (La rougeole (également appelée 1re maladie) est une infection virale éruptive aiguë. Elle atteint essentiellement les enfants à partir de l’âge de...), l'hépatite B (L'hépatite B est une hépatite virale due à une infection par le virus de l'hépatite B (VHB) et entrainant une inflammation du foie.) par exemple. Ce sont des maladies causées par des virus dont l'être humain est le seul réservoir. La vaccination (La vaccination est un procédé consistant à introduire un agent extérieur (le vaccin) dans un organisme vivant afin de créer une réaction immunitaire positive contre une maladie...) d'une grande partie de la population permettrait de les éradiquer. Ce sont des objectifs fixés par l'organisation (Une organisation est) mondiale de la santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.).

Par ailleurs, il existe depuis 2006 un vaccin destiné à diminuer le risque de cancers du col de l'utérus (L'utérus est un organe participant aux fonctions reproductrices chez les mammifères dont la femme. C'est une poche dont l'intérieur très vascularisé, ouverte vers le col...). Ce vaccin est dirigé contre un virus responsable de la transformation des cellules épithéliales du col en cellules tumorales. Vacciner les jeunes filles avant leurs premiers contacts sexuels permettrait de diminuer de 80% les cas de cancer du col.

L'immunologie et l'étude du système immunitaire est un outil (Un outil est un objet finalisé utilisé par un être vivant dans le but d'augmenter son efficacité naturelle dans l'action. Cette augmentation se traduit par la simplification des actions entreprises, par une plus grande rentabilisation...) indispensable pour deux domaines particuliers : le rejet de greffe et les maladies auto-immunes, comme le diabète (Le diabète présente plusieurs formes, qui ont toutes en commun des urines abondantes (polyurie). Le mot « diabète » vient du...). Parallèlement, l'immunologie des tumeurs étudie comment le système immunitaire interagit avec les cellules tumorales, dans le but d'influencer médicalement la puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :) potentielle d'une réaction immunitaire dirigée contre une tumeur (Le terme tumeur (du latin tumere, enfler) désigne, en médecine, une augmentation de volume d'un tissu, clairement délimitée sans précision de cause.).

Côté thérapeutique, on utilise des anticorps modifiés ("humanisés") pour véhiculer des agents toxiques (toxines, radioéléments) jusqu'à des cellules cibles cancereuses pour détruire des tumeurs (Immuno-Thérapie). Similairement mais pour du diagnostic, des anticorps spécifiques de marqueurs tumoraux sont marquées (fluorescence ou radioactivité (La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie...) faible (Immunoscintigraphie|Immuno-Scintigraphie)) et injectés au patient (Dans le domaine de la médecine, le terme patient désigne couramment une personne recevant une attention médicale ou à qui est prodigué un soin.) avant imagerie médicale (L'imagerie médicale regroupe les moyens d'acquisition et de restitution d'images à partir de différents phénomènes physiques...) afin de diagnostiquer ou localiser des tumeurs avant chirurgie (La chirurgie est une technique médicale consistant en une intervention physique sur les tissus, notamment par incision et suture. Un médecin spécialisé dans cette discipline est un...). A ces applications pointues, appelons enfin simplement l'importance des techniques immunologiques classiques pour le diagnostic médical, sérologique ou infectieux notamment -voir ci dessus section techniques & applications-.

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