Sommaire du script sur l'étude des molécules du CMH

Étude des molécules du CMH

1 - Organisation d'une molécule du CMH de classe 1 :
Une molécule du CMH (complexe majeur d'histocompatibilité) de classe 1 affichée en sphères et bâtonnets et représentée avec les couleurs standards : carbone = gris, oxygène = rouge, azote = bleu, soufre = jaune, les atomes d'hydrogène colorés en blanc n'ont pas été représentés ici. La molécule du CMH de classe 1 est formée de deux chaînes : une chaîne alpha colorée ici en rouge et une chaîne bêta colorée ici en cyan. L'affichage de la chaîne alpha montre qu'elle est interrompue au niveau de l'acide aminé coloré ici en blanc : dans la molécule complète in situ, cette chaîne alpha se poursuit à l'intérieur de la couche lipidique de la membrane de la cellule qui la porte. Des ponts disulfure , colorés ici en jaune, contribuent à la structure tridimensionnelle de la molécule du CMH de classe 1. La chaîne alpha de la molécule du CMH de classe 1 montre qu'elle est formée par trois domaines : alpha1 (colorée en bleu) , alpha2 (colorée en magenta) et alpha 3 (colorée en rouge) ; la chaîne bêta (colorée en cyan) est aussi appelée bêta-2 microglobuline . On remarque que l'axe du domaine constitué par la bêta-2 microglobuline forme pratiquement un angle droit avec celui du domaine alpha3 de la chaîne alpha.
Les cellules de l'organisme portant cette molécule du CMH de classe 1 peuvent entrer en contact avec un lymphocyte T₈ = LT₈ au niveau du site de fixation coloré ici en vert : le contact se réalise avec la protéine membranaire d'un lymphocyte T₈ appelée protéine CD₈.
Un affichage en sphères de la molécule du CMH de classe 1 montre que les différents domaines sont étroitement ajustés les uns aux autres . Un affichage en squelette carboné de la molécule du CMH de classe 1 avec un affichage en sphères des atomes assurant le contact entre la bêta-2 microglobuline et les trois domaines de la chaîne alpha montre que cette zone de contact a la forme d'un L renversé.

2 - Relations d'une molécule du CMH de classe 1 avec un peptide antigénique :
Une molécule du CMH de classe 1 et un peptide antigénique affichés en squelette carboné : le peptide antigénique (fragment de nucléo-protéine du virus Sendaï) est ici coloré en vert, les ponts disulfure sont affichés en orange, les liaisons hydrogène sont affichées en traits jaunes minces. En enlevant la bêta-2 microglobuline, les ponts disulfures, les liaisons hydrogène et le domaine alpha3 , on observe le peptide antigénique entouré seulement des domaines alpha1 et alpha2. Une vue polaire montre les relations entre le peptide antigénique entouré des domaines alpha1 et alpha2 : le sommet de la molécule du CMH de classe 1 montre la forme d'une corbeille formée par les domaines alpha1 et alpha2 de la seule chaîne alpha. Le fond de la corbeille est constitué de brins bêta regroupés en feuillets colorés ici en jaune foncé, les bordures de la corbeille sont constituées de deux hélices alpha colorées ici en rose foncé, un pont disulfure coloré ici en orange et des liaisons hydrogène colorées ici en jaune assurent la stabilité de l'ensemble. Une représentation de la chaîne alpha en sphères montre que le peptide antigénique, affiché en sphères et coloré en vert, est enfoui au fond de la corbeille formée par le sommet de la molécule du CMH de classe 1. Sur une coupe longitudinale réalisée au milieu de la corbeille, le peptide antigénique apparaît enchâssé au fond de celle-ci ; ceci est bien visible sur la même coupe de la corbeille avec le peptide antigénique affiché en sphères vertes et la corbeille affichée en squelette carboné . Les relations entre le sommet en forme de corbeille de la molécule du CMH de classe 1 et le peptide antigénique, affiché ici en couleurs standards, montrent que les chaînes latérales de certains acides aminés (Phe, Asn) du peptide antigénique pointent vers l'extérieur, par exemple vers le récepteur T d'un lymphocyte T₈, tandis que les autres sont fixés au fond de la corbeille (Tyr, Leu). Avec une vue polaire (vous êtes à la place d'un lymphocyte T₈) du sommet de la molécule du CMH de classe 1 en forme de corbeille et le peptide antigénique, affichés en sphères, on observe la petite taille en longueur de ce peptide imposée par la petite taille en longueur de la corbeille : c'est cet ensemble qui est présenté au récepteur T d'un lymphocyte T₈ avec lequel la cellule portant cette molécule du CMH de classe 1 peut entrer en contact.

3 - Relations d'une molécule du CMH de classe 1 avec d'autres peptides antigéniques :

On affiche, en sphères et en vue polaire (tels qu'ils sont présentés au récepteur T d'un lymphocyte T₈), le sommet d'une autre molécule du CMH de classe 1 et un autre peptide antigénique coloré ici en couleurs standards (fragment d'une nucléo-protéine du virus de la stomatite vésiculeuse). Les chaînes latérales des acides aminés de cet autre peptide antigénique qui pointent vers l'extérieur appartiennent aux acides aminés Gln, Val, Arg. On peut remarquer que le peptide antigénique du virus de la stomatite vésiculeuse montre des caractéristiques différentes de celui du peptide antigénique du virus Sendaï puisque les chaînes des acides aminés qui pointent vers le récepteur T d'un lymphocyte T₈ sont différentes : cela suppose que ce sont des lymphocyte T₈ différents et spécifiques qui reconnaîtront ces peptides différents.
On affiche, en sphères et en vue polaire (tels qu'ils sont présentés au récepteur T d'un lymphocyte T₈), le sommet d'un modèle théorique (calculé et non pas obtenu par diffraction aux rayons X) d'une molécule du CMH de classe 1 (HLA-B) avec un nonapeptide antigénique théorique coloré ici en couleurs standards, puis on représente le sommet de la molécule du CMH de classe 1 et le peptide antigénique en squelette carboné et on affiche les atomes en contact avec la corbeille en sphères selon les couleurs standards, les atomes de la corbeille impliqués dans ce contact sont représentés en sphères plus petites. Dans ce modèle théorique, on observe que presque tous les contacts sont réalisés par des liaisons hydrogène . Les extrémités du peptide et les résidus dont les chaînes latérales sont pointées vers le bas portent la plupart de ces points d'ancrage bien visibles en vue latérale .

4 - Organisation d'une molécule du CMH de classe 2 et relations avec un peptide antigénique :
L'affichage de l'extrémité d'une molécule du CMH de classe 2 (HLA-DR1) humaine et d'un peptide antigénique de 13 acides aminés (peptide du virus du rhume), coloré ici en vert, représentés en squelette carboné montre que la molécule du CMH de classe 2 est constituée de deux chaînes : la chaîne alpha avec deux domaines (alpha1 coloré en bleu et alpha2 non représenté ici) et la chaîne bêta avec deux domaines (bêta1 coloré en violet et bêta2 non représenté ici). Dans la molécule complète in situ, ces chaînes se poursuivent à l'intérieur de la couche lipidique de la membrane de la cellule qui porte cette molécule du CMH de classe 2. L'affichage des ponts disulfure colorés ici en orange et des liaisons hydrogène colorées ici en jaune montre qu'ils assurent la stabilité de l'ensemble. En enlevant les ponts disulfure et les liaisons hydrogène on observe que le sommet de la molécule du CMH de classe 2 montre la forme d'une corbeille plus longue que celle des molécules du CMH de classe 1 : les molécules du CMH de classe 2 peuvent donc fixer des antigènes de plus grande longueur. La corbeille est formée par 2 chaînes différentes : la chaîne alpha (domaine alpha1 coloré en bleu) et la chaîne bêta (domaine bêta1 coloré en violet) contrairement à la corbeille des molécules de CMH de classe 1 formée par la seule chaîne alpha. Les deux hélices constituant les bordures de la corbeille appartiennent à deux chaînes différentes ; les feuillets constituant le fond de la corbeille appartiennent également à deux chaînes différentes . En replaçant le peptide antigénique coloré ici en vert et affiché en sphères dans la corbeille dont les domaines alpha1 et bêta1 sont affichés en sphères on observe que le peptide antigénique est enfoui au fond de la corbeille formée par le sommet de la molécule de CMH de classe 2. Sur une coupe longitudinale réalisée au milieu de la corbeille, le peptide antigénique apparaît enchâssé au fond de celle-ci ; ceci est bien visible sur la même coupe de la corbeille avec le peptide antigénique affiché en sphères vertes et la corbeille affichée en squelette carboné . Les relations entre le sommet en forme de corbeille de la molécule du CMH de classe 2 et le peptide antigénique, affiché ici en couleurs standards, montrent que les chaînes latérales de certains acides aminés (Thr, Lys, Lys, Pro) du peptide antigénique pointent vers l'extérieur, par exemple vers le récepteur T d'un lymphocyte T₄, tandis que d'autres sont fixés au fond de la corbeille (Leu, Gln, Tyr). Avec une vue polaire (vous êtes à la place d'un lymphocyte T₄) du sommet de la molécule du CMH de classe 2 en forme de corbeille et le peptide antigénique, affichés en sphères, on observe la grande taille en longueur de ce peptide imposée par la grande taille en longueur de la corbeille : c'est cet ensemble qui est présenté au récepteur T d'un lymphocyte T₄ avec lequel la cellule portant cette molécule du CMH de classe 2 peut entrer en contact.

5 - Bilan :
Réaffichez les molécules du CMH de classe 1 et du CMH de classe 2 avec leur peptide antigénique. Faîtes un schéma légendé de chacune des molécules et expliquez la relation existant entre leur structure et leur fonction.

Script original téléchargé sur le site de l'INRP - Paris

Modifications et développement de
Christian DUQUÉ
Prof de SVT
Lycée De Lattre de Tassigny
La Roche sur Yon