Étude des mécanismes d’adsorption des anticorps sur le polystyrène pour l’optimisation des tests ELISA.
Projet de recherche de Pierre de Thier
Bio-ingénieur en chimie et bio-industries
Doctorant depuis septembre 2009
Unité de chimie des interfaces (C. Dupont-Gillain)
Les anticorps ou immunoglobulines (Ig) sont des protéines jouant un rôle central dans le système immunitaire en permettant, d’une part, la reconnaissance de l’antigène (substance étrangère à l’organisme) et, d’autre part, la mise en œuvre d’une cascade de réactions destinées à éliminer cet antigène (fixation sur les tissus de l’hôte et/ou activation du complément).
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La première propriété des immunoglobulines (i.e. reconnaissance de l’antigène) est utilisée depuis de nombreuses années dans le cadre du diagnostique médical à travers les tests ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay). Les tests ELISA et, plus généralement, les dosages immunologiques (immunoassay) sont des outils extrêmement puissants mettant à profit la très haute spécificité que possède un anticorps pour son antigène. La reconnaissance d’un antigène se fait grâce à la partie variable de l’anticorps (VH et VL) qui dispose d’une cavité parfaitement adaptée à la forme de l’antigène. Cette cavité permet à l’anticorps de se fixer fermement (ponts hydrogènes, forces de van der Waals, etc.) à l’antigène de manière analogue à un système de type « clé-serrure ». Une immunoglobuline n’est capable de reconnaître qu’un seul épitope appartenant à un antigène, ce dernier pouvant disposer de plusieurs épitopes (site de reconnaissance d’un antigène où se fixe l’immunoglobuline).
La deuxième propriété des immunoglobulines se manifeste à travers la partie constante (CH1, CH2, CH3 et CL) qui peut être commune à différents anticorps reconnaissant des épitopes et antigènes variés. Son rôle physiologique est l’activation de la réponse immunitaire de l’organisme hôte. Outre son implication dans la réaction immunitaire, cette partie constante présente une double importance lors de l’utilisation des immunoglobulines dans les tests ELISA. Premièrement, on peut venir lui fixer une enzyme susceptible de catalyser la production d’une molécule permettant la détection de la présence de l’anticorps sur lequel elle est ancrée. Deuxièmement, cette partie constante est impliquée dans l’adsorption de l’anticorps sur le support du test ELISA (plaque en polystyrène).
À ce jour, l’adsorption des anticorps sur les supports de tests ELISA présente des difficultés rendant même certaines Ig inutilisables. En effet, les immunoglobulines peuvent s’adsorber en quantités variables rendant le test plus ou moins sensible ou même s’adsorber dans une orientation non satisfaisante, c’est-à-dire par la partie variable (ou « sur le côté ») empêchant la fixation de l’antigène que l’on souhaite détecter. Aucune étude poussée n’a, actuellement, été publiée dans la littérature scientifique ou fait l’objet de brevets afin de maîtriser l’adsorption des immunoglobulines dans le cadre des tests ELISA. Cette étape d’adsorption demeure donc fortement empirique et des améliorations significatives peuvent y être apportées.
Ma recherche a donc pour but d’identifier et comprendre les mécanismes d’adsorption des anticorps afin de maîtriser l’usage d’un plus grand nombre d’immunoglobulines dans les tests ELISA. Pour ce faire, l’analyse approfondie des mécanismes d’adsorption des immunoglobulines sur le support sera menée. Les couches adsorbées seront caractérisées par spectrométrie des photoélectrons-X et QCM-D (évaluation des quantités adsorbées) et microscopie à force atomique (organisation supramoléculaire). Quelques auteurs ont tentés d’utiliser (avec plus ou moins de succès) la spectroscopie FTIR afin d’étudier la conformation (quantités de feuillets-β et d’hélices-α) des protéines adsorbées. L’influence du support d’adsorption (polystyrène) sera, elle-aussi, investiguée. Le polystyrène sera caractérisé et modifié par décharge plasma dans l’oxygène. Les effets de ces différents traitements sur la manière dont s’immobilisent les anticorps et leurs caractéristiques après immobilisation seront étudiés. L’influence du milieu utilisé pour les tests ELISA sera aussi investiguée. L’adsorption étant un processus dynamique, les anticorps adsorbés peuvent être déplacés par d’autres protéines ou les surfactants nécessaires au test. Les interactions électrostatiques étant impliquées dans l’adsorption, l’influence du pH et de la force ionique sera également étudiée.
Ses recherches se placent dans le cadre du projet AMOVIM : « Anticorps monoclonal matrice optimisé pour la production en cellules végétales et pour l’immobilisation en surface » parrainé par la Région wallonne et la S.A. DIAsource Europe (programme WALÉO3).
