Selon la localisation de leur antigène cible dans les neurones, les anticorps antineuronaux peuvent être classés en deux groupes : ceux à cible intracellulaire et ceux à cible membranaire. Dans le premier groupe, les cibles, nucléaires ou cytoplasmiques, sont pour la plupart exprimées à la fois par les neurones et par certaines cellules cancéreuses d'où le nom d'antigènes onconeuronaux. Les anticorps anti-onconeuronaux sont essentiellement associés aux syndromes neurologiques paranéoplasiques, affections rares, d'évolution subaiguë et le plus souvent de mauvais pronostic fonctionnel du point de vue neurologique malgré la thérapeutique. Dans environ 70 % des cas, les manifestations neurologiques précèdent de quelques mois la découverte du cancer. Les anticorps anti-onconeuronaux bien caractérisés de type anti-Hu, anti-Ri, anti-Yo, anti-Ma/Ta, anti-amphiphysine et anti-CV-2 constituent de véritables marqueurs de cancer, généralement cancer pulmonaire à petites cellules, cancer du sein, de l'ovaire ou des testicules. Le tableau clinique et la spécificité des anticorps anti-onconeuronaux vont ainsi orienter le bilan carcinologique et la prise en charge thérapeutique. Dans le groupe des anticorps à cible membranaire, les cibles sont soit des récepteurs ionotropiques au glutamate pour les anticorps antirécepteurs NMDA (NMDAr) et AMPA (AMPAr), soit des récepteurs GABA pour les anticorps anti-GABA_Br, soit des récepteurs de la glycine soit des canaux ioniques pour les anticorps anticanaux calciques voltage dépendants (anti-VGCC) et anticorps anticanaux potassiques voltage dépendants (anti-VGKC). Récemment, il a été montré que la plupart des anticorps anti-VGKC réagissent avec des protéines qui sont normalement associées aux canaux potassiques et qui permettent leur assemblage sur les membranes synaptiques. Il s'agit des protéines LGI1 (leucin-rich glioma inactivated 1 protein) et CASPR2 (contactin-associated protein-2). Les anticorps antineuronaux à cible membranaire sont associés à des neuropathies auto-immunes synaptiques, principalement des encéphalopathies auto-immunes synaptiques, habituellement de bon pronostic et sensibles aux immunomodulateurs.