Un aperçu du typage HLA

Qu'est-ce que le HLA ?

Les antigènes leucocytaires humains (HLA) sont la version humaine du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH). Le CMH est un ensemble de protéines de surface cellulaire essentielles pour que le système immunitaire acquis reconnaisse les molécules exogènes chez les vertébrés, ce qui détermine l'histocompatibilité. Les HLA se trouvent sur toutes les cellules nucléées du corps. Chaque individu possède un ensemble unique d'HLA, dont la moitié provient de chaque parent.

Figure 1. Carte génétique de la région des antigènes leucocytaires humains (HLA) (Berlingerio) et al.. 2009).

L'HLA se compose de plus de 200 gènes sur le chromosome 6 et est classé en trois groupes principaux : HLA de classe I, HLA de classe II et HLA de classe III. Les gènes HLA de classe I, y compris HLA-A, HLA-B, HLA-C, HLA-E, HLA-F et HLA-G, produisent des protéines qui sont liées à des peptides à la surface des cellules de presque toutes les cellules. L'HLA de classe I peut reconnaître des molécules étrangères et déclencher l'autodestruction de la cellule infectée. Les gènes HLA de classe II, y compris HLA-DPA1, HLA-DPB1, HLA-DQA1, HLA-DQB1, HLA-DRB1, HLA-DMA, HLA-DMB, HLA-DOA et HLA-DOB, fabriquent des protéines qui sont présentes presque exclusivement à la surface de certaines cellules du système immunitaire. Les protéines MHC de classe I et de classe II affichent des peptides au système immunitaire. Cependant, les protéines produites par les gènes MHC de classe III fonctionnent de manière quelque peu différente. Elles sont probablement impliquées dans l'activité du système immunitaire, comme l'inflammation. Et certains gènes HLA ont des fonctions inconnues.

La signification clinique des HLA

Les gènes HLA présentent de nombreuses variations. Par exemple, HLA-B27 a des centaines d'allèles identifiés. Leur degré élevé de polymorphisme permet au système immunitaire de l'individu de réagir à une large gamme d'envahisseurs étrangers, et une version spécifique peut être associée à des maladies humaines.

• HLA et maladie

Plus de 100 maladies ont été rapportées comme étant liées à différents allèles des gènes HLA. De nombreuses maladies, telles que la spondylarthrite ankylosante, les maladies du foie, le fonctionnement immunitaire anormal et certains types de cancer, ont été associées à des allèles HLA spécifiques.

• Système HLA dans le traitement clinique

Le succès de la transplantation ou de la transfusion de cellules ou de tissus est fortement associé aux systèmes HLA du couple donneur-receveur. Lorsque les molécules de surface cellulaire des donneurs diffèrent de celles présentes chez le receveur, les antigènes du système HLA déclenchent de fortes réponses immunitaires car ils peuvent être reconnus directement ou indirectement par le système immunitaire (Figure 2). La voie directe implique la reconnaissance directe des molécules HLA présentes sur les cellules présentatrices d'antigènes (APC) du donneur et l'activation des lymphocytes T immunologiquement naïfs. La voie indirecte implique le traitement et la présentation des peptides HLA dérivés du donneur par les APC de l'hôte, ce qui fonctionne plus efficacement chez les individus porteurs de lymphocytes T mémoire.

Figure 2. Alloréconnaissance (Brown et Navarrete 2011).

Typage HLA

Puisque le système HLA a été impliqué dans le rejet de cellules et de tissus étrangers, Typage HLA devient important dans les établissements cliniques, ce qui permet de prédire la réponse immunitaire après une transplantation ou une transfusion. En plus de cela, le typage HLA est également utilisé comme une forme de diagnostic clinique pour identifier des marqueurs de maladies spécifiques, telles que la spondylarthrite ankylosante. Il existe deux principales méthodes pour le typage HLA, à savoir la détection des anticorps HLA et la détection du polymorphisme HLA.

Figure 3. Représentation schématique du test de détection des anticorps anti-HLA utilisant la technologie Luminex et les différentes approches basées sur l'ADN pour le typage HLA (Picascia) et al.. 2016).

• Détection des anticorps HLA

Des anticorps HLA ont été trouvés chez environ 20 % des femmes multipares et 30 à 50 % des patients ayant reçu plusieurs transfusions. Il existe trois principales méthodes pour détecter les anticorps HLA, y compris la méthode de cytotoxicité sérologique conventionnelle, la cytométrie en flux et la technique en phase solide.

• Méthode de cytotoxicité sérologique

Dans cette méthode, des billes magnétiques sont utilisées pour isoler les lymphocytes B pour le typage HLA de classe II à partir de sang ou de rate. Les leucocytes restants peuvent être utilisés pour le typage HLA de classe I. Les lymphocytes sont ensuite ajoutés à des plaques Terasaki qui contiennent des puits individuels avec divers anticorps spécifiques. Si l'anticorps spécifique et l'antigène HLA se lient, les cellules dans ce puits seront mortes. Cette méthode ne peut pas différencier les anticorps cytotoxiques HLA et non-HLA.

• Cytométrie en flux

Ici, des leucocytes nucléés frais sont ajoutés à des anticorps monoclonaux marqués avec une molécule fluorescente. Les cellules avec des antigènes HLA de surface qui se lient à l'anticorps fluorescent, ce qui peut être détecté par un cytomètre en flux alors qu'elles passent à travers un faisceau laser.

• Technique de phase solide

Des billes de polystyrène teintées avec des fluorochromes et recouvertes d'antigènes HLA spécifiques sont incubées avec le sérum du patient, et la réaction est développée en utilisant des anticorps spécifiques FC conjugués à la PE. Cette méthode est plus sensible que la méthode de cytotoxicité sérologique et l'ELISA, mais le bénéfice clinique d'une sensibilité accrue n'est pas encore clairement défini.

• Détection du polymorphisme HLA

Avec le développement de la réaction en chaîne par polymérase (PCR), les techniques basées sur l'ADN ont dominé dans les laboratoires de typage en raison de leur précision et de leur reproductibilité, ainsi que de leur sensibilité et de leur résolution améliorées. Les techniques basées sur l'ADN incluent les amorces spécifiques de séquence PCR (SSP), les oligonucléotides spécifiques de séquence PCR (SSO), la PCR en temps réel, le typage basé sur le séquençage (SBT) et le séquençage de nouvelle génération (NGS).

Le séquençage de nouvelle génération (NGS), également connu sous le nom de séquençage à haut débit, devient progressivement la méthode préférée pour le typage HLA en raison de sa précision, de son débit élevé et de sa rapidité. Le plus grand avantage du NGS réside dans l'élimination des ambiguïtés avec des coûts comparables à ceux de la méthode SBT, sans nécessiter de tests supplémentaires. Le processus NGS implique l'isolement de l'ADN à partir de cellules et son amplification, la préparation de bibliothèques d'ADN, l'amplification ciblée des gènes qui codent pour les peptides HLA à l'aide de PCR en émulsion ou en phase solide, le typage basé sur le séquençage de l'ADN, et l'alignement des séquences contre des bases de données de gènes, telles que la base de données internationale ImMunoGeneTics projet/antigène leucocytaire humain (IMGT/HLA). Le typage HLA basé sur le séquençage à haut débit a été largement utilisé dans le diagnostic clinique, le traitement et la médecine personnalisée.

Figure 4. Processus NGS pour le typage HLA.

Tableau 1. Logiciels de typage HLA par NGS (adapté de 4. Hosomichi) et al.. 2015).

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Références :

1. Berlingerio, Michele, et al."Exploitation des données cliniques, immunologiques et génétiques de la transplantation d'organes solides." Données biomédicales et applications. Printemps, Berlin, Heidelberg, 2009, 211-236.
2. Brown C J, Navarrete C V. Pertinence clinique du système HLA dans la transfusion sanguine. Voix du sang, 2011, 101(2) : 93-105.
3. Berger. Typage HLA. BMJ2001 Jan 27 :322(7280) :218.
4. Hosomichi K, Shiina T, Tajima A, et al.L'impact des technologies de séquençage de nouvelle génération sur la recherche HLA. Journal de génétique humaine, 2015, 60(11) : 665.
5. Ka S, Lee S, Hong J, et al.HLAscan : génotypage de la région HLA à l'aide de données de séquençage de nouvelle génération. BMC bioinformatique, 2017, 18(1) : 258.
6. Picascia, A., Grimaldi, V., Napoli, C. De la typage HLA à la détection des anticorps anti-HLA et au-delà : Le chemin à parcourir. Revue de Transplantation, 2016, 30(4), 187-194. doi:10.1016/j.trre.2016.07.007.