19 Contrairement la plupart des autres immunoglobulines monoclonales, les protéines des maladies des chaînes lourdes ont une structure anormale : chaînes lourdes délétées, souvent au niveau du premier domaine constant, ce qui explique leur sécrétion sans chaînes légères .
Leur concentration est souvent faible, de l'ordre du g/L ou moins, et leur présence peut ne pas être détectée par l'électrophorèse. En raison de leur structure, ces protéines ont une grande hétérogénéité de charge : s'il existe une bande à l'électrophorèse, celle-ci sera plus souvent large qu'étroite, parfois de migration très rapide, notamment pour les chaînes µ.
Dans le sérum l'immunoélectrophorèse met en évidence un constituant qui précipite avec un seul antisérum anti-chaîne lourde (a, g et m par ordre de fréquence) sans réagir avec les anti-chaînes légères. Cette absence de précipitation avec les antisérums anti-k et anti-l n'est pas un critère suffisant, notamment pour la maladie des chaînes lourdes a, puisque nous avons vu qu'il pouvait parfois être difficile de mettre en évidence les chaînes légères lambda des IgA monoclonales. On peut avoir recours à une technique spéciale d'immunosélection combinée à l'immunoélectrophorèse. Cette méthode consiste à incorporer dans la gélose des antisérums anti-chaînes légères de forte affinité afin de précipiter toutes les molécules d'immunoglobulines entières, monoclonales ou polyclonales, ne laissant plus persister que l'arc de la chaîne lourde pathologique. L'utilisation d'immunsérums sélectionnés, spécifiques de déterminants conformationnels de la région Fab, donc de l'association des chaînes lourdes et légères, est une alternative : la chaîne lourde anormale forme un éperon sur l'arc des immunoglobulines entières (présentes dans le sérum du malade ou apportées par du sérum humain normal. Les techniques non-précipitantes (western blot) sont plus faciles et informatives. Il est également facile de séparer les protéines de sérum selon leur poids moléculaire (par une électrophorèse en polyacrylamide en milieu dissociant), puis de les transférer sur nitrocellulose et de démontrer la taille anormalement courte de la chaîne lourde après révélation par l'antisérum correspondant.