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Un exemple d'utilisation de l'électrophorèse en immunologie


  • Principe
La séparation et l'identification de protéines par électrophorèse de liquides biologiques est utilisée en immunologie, notamment pour confirmer le diagnostic de certaines atteintes du système immunitaire, en particulier celles concernant l'immunité humorale. 
Des pathologies rares affectant la production des anticorps comme l'agammaglobulinémie, absence de sécrétion des gammaglobulines et l'hypogammaglobulinémie, sécrétion insuffisante des gammaglobulines, peuvent être détectées par électrophorèse des protéines sériques. En effet, à de rares exceptions près, les atteintes de l'immunité humorale se traduisent par une diminution de la concentration d'une ou plusieurs classes d'immunoglobulines dans le sérum même si les larges variations de concentration observées parmi la population adulte rendent difficile la détermination de la fourchette des valeurs normales. C'est pourquoi, en pratique clinique, d'autres tests sont utilisés pour compléter l'information du médecin comme, par exemple, la mesure des isohémagglutinines et de l'anti-streptolysine O ou celle des agglutinines typhoïdiques H et O avant et après immunisation par le vaccin contre la fièvre typhoïde. 
A l'inverse, le profil électrophorétique du sérum montre une importante augmentation de la bande des gammaglobulines chez les patients et les animaux atteints de myélome (tumeur maligne des plasmocytes) avec notamment un pic dit "M" (monoclonal) dans cette région dont la nature peut être confirmée par immunoélectrophorèse. L'électrophorèse du sérum  constitue ainsi une méthode de choix pour le suivi des patients atteints de gammapathies monoclonales. En outre, le composant M peut être détecté dans beaucoup d'autres pathologies comme les leucémies chroniques à lymphocytes, les lymphomes ayant pour origine des lymphocytes B ou T, dans quelques cancers, dans diverses atteintes dégénératives (cirrhoses) et parasitaires et dans des maladies autoimmunes comme la polyarthrite rhumatoïde. Selon la pathologie, la nature du composant M est variable, molécules d'anticorps intactes ou altérées, fragment d'anticorps, chaînes lourdes ou chaînes légères isolées. Dans le myélome, non seulement le profil électrophorétique du sérum présente un pic M dit en "clocher d'église" dans la région des gammaglobulines, mais, de plus, on retrouve souvent ce composant dans l'urine (protéines de Bence-Jones). Au contraire, dans les gammapathies monoclonales bénignes ou d'origine incertaine, le pic M est moins marqué et on ne retrouve pas ces protéines dans l'urine.
Si d'autres examens sont nécessaires en clinique pour établir un diagnostic sûr, l'électrophorèse de sérums humains artificiels peut néanmoins être utilisée à des fins pédagogiques pour concrétiser les connaissances sur l'immunité humorale d'autant qu'elle peut aussi servir à comprendre les notions de réponses primaire et secondaire à une infection et les mécanismes de la protection vaccinale. 
Les sérums utilisés dans ce cadre sont constitués avec des produits du commerce. On trouve ainsi du sérum dépourvu des trois classes d'immunoglobulines A, G et M permettant de mimer un dysfonctionnement de l'immunité humorale, des IgG permettant d'enrichir un sérum et/ou une urine artificielle pour mimer divers types de situations physiologiques ou pathologiques accompagnées d'une augmentation des anticorps (vaccination, réponse secondaire, myélome) ainsi que divers sérums animaux immunisés ou non. 
On peut ainsi poser divers problèmes qui seront résolus par l'analyse des électrophorèses. 
  • Protocole
Les procédures à suivre pour réaliser les électrophorèses sont indiquées à la page du protocole général. On se limitera ici aux indications nécessaires à la réalisation de divers échantillons destinés à être analysés par cette méthode dans un cadre pédagogique. 
Voir ci-dessous les adresses des fournisseurs pour l'approvisionnement.
Les résultats présentés correspondent au dépôt d'échantillons d'un volume de 5 µL soumis à électrophorèse pendant 60 minutes à 140 V .
    • Echantillons :

    • Noter qu'il s'agit de simulations de situations réelles rendues possible par l'élaboration au préalable de sérums artificiellement constitués.
      Sérum normal : sérum du commerce.
      Sérum dépourvu d'immunoglobulines A, G et M : sérum du commerce .
      Hypergammaglobulinémie : sérum normal enrichi avec des IgG pures (1 volume de sérum normal mélangé à un volume d'IgG).
Les profils électrophorétiques sont tracés avec l'un des deux outils logiciels distribués librement sur le Web, Digispec et Mesurim.
 
Pour se procurer Digispec : le demander par un courrier électronique à l'auteur
Pour se procurer Mesurim : se connecter par Internet sur le site SVT de l'Académie d'Amiens où le logiciel est téléchargeable.
  • Résultats et exploitation
    • Détection d'anomalies immunitaires
      • Sérum humain normal
Les globulines sériques ont été nommées par Tiselius en 1950 d'après leur vitesse de migration électrophorétique par rapport à l'albumine qui migre le plus rapidement et présente la concentration la plus élevée. On distingue ainsi les alpha (1 et 2), bêta (1 et 2) et gamma globulines dans l'ordre des vitesses de migration décroissantes.
Les anticorps présents dans le sérum migrent à des vitesses différentes selon leur nature. Les IgA migrent avec les fractions alpha 2 ou bêta 1, les IgM avec la fraction gamma rapide et les IgG avec la fraction gamma lente.
La figure ci-contre présente le profil électrophorétique du sérum humain normal et son analyse densitométrique. Il servira de référence pour interpréter les résultats des électrophorèses des divers patients.
      • Sérums pathologiques
Dans le but d'identifier la nature de leur pathologie, on a soumis à l'électrophorèse le sérum de deux patients atteints de dysfonctionnements du système immunitaire. 
Outre le sérum des deux patients (pistes 2 et 3), on a également soumis à l'électrophorèse deux échantillons de sérum normal (pistes 1 et 5) ainsi qu'un échantillon d'immunoglobulines pour servir de référence (piste 4).
Les résultats obtenus et les profils densitométrique des pistes sont présentés ci-dessous à droite.

Piste d'électrophorèse et analyse densitométrique
(sérum humain normal)

Cinq pistes d'électrophorèse
Cliquer sur l'image pour l'agrandir
Profils densitométriques correspondants
L'examen visuel des profils électrophorétiques complété par l'analyse densitométrique permet d'identifier certaines anomalies : 
L'individu 2 présente un sérum particulièrement concentré en immunoglobulines mais les autres protéines sériques présentent une concentration inférieure à la normale.
Inversement, le sérum de l'individu 3 est dépourvu de gamma globulines tandis que les autres bandes sont normales. 
Dans le premier cas, il s'agit d'une hypergammaglobulinémie tandis que dans le second, il s'agit d'une agammaglobulinémie.


  • Midigels Protéines

  • BIOMIDI
    Parc de la Plaine, 35 avenue Marcel Dassault
    31500 TOULOUSE - FRANCE
    05 61 34 07 14 
  • Sérum normal, sérum sans IgG, IgG 

  • SIGMA
    L'Isle d'Abeau Chesnes 
    BP 701 - 38297 Saint Quentin Fallavier
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