Qu'est-ce que le séquençage du répertoire des récepteurs B ?

Qu'est-ce que le BCR-seq ?

Séquençage des récepteurs des cellules B (BCR-seq) représente une méthode avancée et rapide pour la détection exhaustive des récepteurs des cellules B (BCR) amplifiés cibles grâce à l'intégration de la technologie de séquençage à haut débit et de la bioinformatique. En scrutant l'abondance de chaque séquence, BCR-seq dévoile les complexités des réponses immunitaires humorales médiées par les cellules B et la diversité dynamique des altérations des immunoglobulines. Cette technologie de pointe permet une exploration approfondie des mécanismes sous-jacents régissant la capacité du système immunitaire à répondre et à s'adapter, ouvrant des voies pour une compréhension plus approfondie de la dynamique du système immunitaire.

CD Genomics propose également Service de séquençage TCR basé sur le séquençage de nouvelle génération et le séquençage à long lecteur.

Structure BCR

Le Récepteur des cellules B (BCR) sert de protéine immunoglobuline liée à la membrane (Smlg), jouant un rôle essentiel dans la reconnaissance des antigènes par les cellules B. Sur le plan structurel, le BCR est un tétramère, composé de deux chaînes lourdes (H) et de deux chaînes légères (L), où la chaîne légère peut être soit κ soit λ. La chaîne H est finement composée de quatre fragments géniques : 65 à 100 types de régions variables (VH), deux types de régions de diversité (DH), six types de régions de jonction (JH) et des régions constantes (CH).

D'autre part, la chaîne L englobe trois fragments de gènes distincts, y compris des régions variables (VH), des régions de jonction (JH) et des régions constantes (CH). Plus précisément, la chaîne L se compose de régions variables (VH), de régions de jonction (JH) et de régions constantes (CH), chaque région contribuant à la fonctionnalité globale du BCR. Cet agencement méticuleux garantit la capacité du BCR à reconnaître une vaste gamme d'antigènes, formant un élément essentiel dans la machinerie complexe de la réponse immunitaire.

Cartes Cryo-EM du BCR IgM. (Dong et al., 2022)

Diversité BCR

• Diversité résultant de la réorganisation des fragments géniques (V, D et J)

Les régions variables (V) des chaînes lourdes (H) et légères (L) jouent un rôle crucial dans la diversité des récepteurs des cellules B (BCR). Composées chacune de trois acides aminés, ces régions présentent une grande variabilité, formant des régions déterminantes de la complémentarité (CDR) — CDR1, CDR2 et CDR3. Les trois CDR participent activement à la reconnaissance des antigènes, déterminant collectivement la spécificité antigénique du BCR. Notamment, le gène codant pour CDR3, situé à la jonction des fragments V et J de la chaîne légère ou des fragments V, D et J de la chaîne lourde, améliore diversité des BCR en incorporant des insertions de nucléotides ou un épissage lors des réarrangements V(D)J et des jonctions V-D et D-J.

• Diversité résultant des combinaisons de séquences nucléotidiques

La diversité des BCR est encore enrichie par la combinaison de nombreux fragments de gènes de la région V, tant dans les chaînes légères que dans les chaînes lourdes. De plus, les combinaisons diverses de gènes V, D et J contribuent de manière significative. Lors de la réarrangement, chaque gène ne peut être pris que dans un seul fragment, accentuant ainsi la diversité globale de BCRs.

• Diversité induite par des mutations somatiques à haute fréquence

Les cellules B matures au sein des centres germinatifs des organes lymphoïdes périphériques subissent une fréquence de mutation accrue dans le gène de la région V réarrangée (CDR3) lors de la stimulation par des anticorps. Appelées mutations à haute fréquence dans les cellules somatiques, ces mutations, principalement des mutations ponctuelles, se produisent de manière non aléatoire. Ce processus contribue à l'adaptabilité dynamique des BCR, améliorant leur capacité à répondre à une large gamme d'antigènes.

Le flux de travail du séquençage des récepteurs des cellules B (BCR)

• Isolation et capture des cellules B

Les cellules B sont soigneusement isolées à partir d'échantillons de sang ou de tissus, et leur ARN est extrait.

• Transcription inverse en ADNc

L'ARN extrait subit une transcription inverse, le transformant en ADN complémentaire (ADNc).

• Préparation de la bibliothèque de récepteurs

En utilisant l'ADNc comme modèle, une bibliothèque de récepteurs est soigneusement élaborée. Des amorces spécifiques, conçues stratégiquement avec des marqueurs en amont et en aval en fonction des caractéristiques des gènes, sont utilisées. Après amplification par PCR, une bibliothèque de récepteurs complète est établie. Tous les produits résultants, marqués pour identification, sont prêts pour le séquençage des réactions ultérieures.

• Séquençage à haut débit

Utilisant des technologies de pointe technologies de séquençage à haut débitles séquences cDNA obtenues sont soigneusement enregistrées.

• Traitement des données en bioinformatique

Les données de séquençage acquises subissent une analyse bioinformatique sophistiquée. Cela comprend un filtrage minutieux des données de séquençage, un assemblage de séquences, une comparaison de séquences VDJ et, finalement, la détermination et la traduction des structures de séquences.

Approches pour le séquençage des répertoires de BCR et TCR. (Seah et al., 2018)

Applications du séquençage BCR

• Dévoilement de la pathogénèse et surveillance précoce de la maladie

Le séquençage BCR constitue un outil puissant pour explorer les complexités de la pathogénie des maladies et permet un suivi et un diagnostic précoces.

• Surveillance Dynamique de la Bibliothèque de Récepteurs BCR CDR3 pour l'Efficacité des Médicaments

La surveillance dynamique de la bibliothèque de récepteurs BCR CDR3 offre une voie précieuse pour observer l'efficacité thérapeutique des médicaments.

• Corrélation des loci géniques des récepteurs des cellules B avec l'occurrence de la maladie

L'investigation de la corrélation entre les loci des gènes des récepteurs des cellules B et l'apparition ainsi que la progression de maladies spécifiques offre des informations essentielles pour le suivi précoce et la compréhension de la pathogénie des maladies.

• Analyse de l'homologie tumorale

Le séquençage BCR joue un rôle essentiel dans l'analyse de l'homologie tumorale au sein d'un organisme, contribuant à notre compréhension de la biologie du cancer et de sa progression.

• Dépistage des mutations des cellules somatiques dans les immunodéficiences primaires

Il facilite le dépistage des mutations des cellules somatiques, en particulier chez les patients atteints de déficits immunitaires primaires tels que la déficience isolée en IgA, aidant ainsi à des approches médicales personnalisées.

• Évaluation de la tolérance dans le rejet de greffe

Le séquençage BCR contribue à l'évaluation de la tolérance dans les scénarios de rejet de greffe. Il aide à prédire les occurrences de rejet et guide des stratégies d'intervention opportunes et efficaces.

Références :

1. Dong, Ying, et al. "Principes structurels de l'assemblage du récepteur antigénique des cellules B." Nature 612,7938 (2022) : 156-161.
2. Seah, Yu Fen Samantha, Hongxing Hu, et Christoph A. Merten. "Technologie microfluidique à cellule unique en immunologie et dépistage d'anticorps." Aspects moléculaires de la médecine 59 (2018) : 47-61.