Immunité lactogène et protection vaccinale dans l`espèce

tion. Human or mouse intestinal epithelial
cells that express the poly-Ig receptor were
co-cultivated with hybridoma or myeloma
cells that produce dimeric IgA antibodies.
The monolayers were subsequently
exposed to different pathogenic microorganisms, protective antibodies identified
and the mechanisms of protection could
then be analyzed. To facilitate the generation of monoclonal IgA antibodies, a novel
strategy was designed for the isolation of
the rearranged genomic variable heavy and
light chain genes (Fv) of mouse immunoglobulin from hybridoma cell DNA. The amplified fragments are inserted into expression
vectors containing mouse constant a heavyand light-chain DNA. The recombinant
immunoglobulin DNA is then expressed in
CHO or myeloma cells. In CHO cells IgA
dimerization is obtained by J chain DNA cotransfection. Antibodies specific for Clostridium difficile toxin A and Helicobacter pylori
urease have been generated by this procedure. Shigella flexneri liposaccharides were
obtained by screening hybridoma cells for
IgA producers. Our data indicate that [gA
antibodies prevent microbial adhesion and/or
invasion and that immune exclusion by
pathogen crosslinking is not the only mechanism operating at mucosal cell surfaces.
The system also allows us to analyze at
which cell surface the antibodies exert protection and whether the IgA present in intracellular compartments plays a role.
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Immunité
lactogène et protection vaccinale dans l’espèce porcine. H Salmon
(INRA, laboratoire de pathologie infectieuse
et immunologie, unité Lymphocyte et Immunité des muqueuses, 37380 Nouzilly,
France)
Introduction
Le porcelet nouveau-né, qui provient d’un
milieu protégé (Berthon et Salmon, 1993),
peut être brusquement confronté aux virus
entéropathogènes, tel celui de la gastroentérite transmissible (GET). Par transfert
adoptif de porcelets nés de mères non
immunes à des mères immunes (ayant présenté des signes de gastro-entérite lors de
la gestation), Haelterman (1965) montra
que les porcelets étaient protégés aussi
longtemps qu’ils ingéraient le lait immun (et
non le colostrum), d’où le terme d’immunité
lactogène. Cette protection peut être repro-
duite
en faisant ingérer au porcelet un
mélange de virus GET et d’anticorps polyclonaux spécifiques réalisant une séro-neutralisation in vitro ; cependant, les IgA sont
plus efficaces que les IgG, car protégées
de la dégradation protéolytique dans l’intestin (Stone et al, 1977), et il y a une corrélation entre la prédominance d’IgA neutralisantes dans le lait et la protection (Bohl
et Saif, 175). L’observation de la survenue
d’IgA anti-virus dans le lait uniquement
lorsque la truie avait présenté un épisode
d’entérite, probablement suite à une multiplication intense du virus dans son intestin,
fut à l’origine du concept du lien immun entre
intestin et mamelle (Bohl et Saif, 1975) où,
d’une façon générale, les IgA des sécrétions lactées sont spécifiques des agents
hébergés par l’intestin. Ainsi, il semble que,
pour induire une protection vaccinale, il est
nécessaire d’utiliser des souches virales à
virulence suffisamment atténuée mais qui
ont cependant conservé leur aptitude à
induire l’immunité lactogène.
Différentes souches du coronavirus GET
isolées, différant dans leur virulence
ont été
et leur
tropisme tissulaire, parmi lesquelles
peut relever la souche sauvage Miller et
les souches Purdue, atténuées par passage
en culture cellulaire ; en plus de son atténuation par culture cellulaire, la souche Nouon
zilly,
1990), 12 j après l’épreuve le titre en IgA
spécifiques avait fortement augmenté. Par
comparaison, l’administration de la souche
virulente dans les mêmes conditions induit
une protection de toute la portée avec production d’IgA spécifiques mais sans rappel
anamnestique. Expérimentalement, l’injection intra-mammaire (Saif et Bohl, 1983) de
la souche Nouzilly a permis de mettre en
évidence la production locale d’IgA spécifique corrélée à la protection (Salmon et al,
non publié). De même le dénombrement
des plasmocytes du ganglion mésentérique
par ELISPOT a montré qu’il y avait plus de
plasmocytes à IgA spécifiques avec la
souche sauvage qu’avec la souche Nouzilly mais que l’une et l’autre stimulaient une
plus grande proportion de plasmocytes à
IgG qu’à IgA (Berthon et al, 1990).
Une meilleure connaissance des mécanismes de production d’IgA lactées chez la
truie pourrait permettre d’améliorer la protection vaccinale lactogène. C’est ainsi que
l’on est conduit à évaluer les capacités de la
mamelle i) à filtrer les immunoglobulines
provenant de sites anatomiques extra-mammaires, ii) à accumuler des plasmocytes
provenant de chacun des 2 compartiments
somatique ou muqueux du système immunitaire, ou iii) à élaborer ses propres plas-
mocytes.
est résistante au suc
gastrique et aux
enzymes protéolytiques (Aynaud et al,
1991) : récemment un mutant à tropisme
pulmonaire (PRCV) est apparu dans les élevages, qui diffère de la souche sauvage
entérotrope par une modification de la spicule E2 (ou S) (petite délétion dans le gène
[Rasschaert etal, 1990]), glycoprotéine responsable de l’adhésion du virus à la cellule
et reconnue par les anticorps neutralisants.
sont transmises du sang aux secrétions
mammaires par transudation ; à ces immunoglobulines s’ajoutent celles qui sont sécré-
En utilisant la voie d’immunisation orale,
la souche Nouzilly (Aynaud et al, 1991) s’est
avérée conférer une protection de plus de
80% des porcelets de la portée ; bien que le
jour de l’épreuve il n’y ait pas prédominance
d’IgA spécifiques dans le lait (Bernard et al,
tées par les plasmocytes de la mamelle.
Dans le lait, les IgA (4 mg/ml) prédominent
sur les IgM (1 mg/ml) et IgG (2 mg/ml). La
quasi-totalité des IgA (91 %) et des IgM
(94%) sont de synthèse locale comparée à
seulement 70% des IgG (Berthon et Sal-
Origine des immunoglobulines dans le
lait : filtration sérique et synthèse locale
Les immunoglobulines produites par les
plasmocytes des organes extra-mammaires
mon, 1993), ce qui correspond grossièrement aux rapports des nombres de plas-
mocytes correspondants.
Cette production prédominante d’IgA
jointe à leur meilleure efficacité montrent
qu’il est plus judicieux de penser à augmenter les IgA que les IgG.
Bases cellulaires de la production
d’immunoglobulines dans les sites
sécrétoires
Chez le porc la plupart des plasmocytes
dans les muqueuses, surtout dans la lamina
propria de l’intestin, sécrètent des IgA (80%
[Olivier et al, 1994]) tandis que, dans les
sites extra-muqueux, somatiques (tel que
le ganglion bronchique), la majorité des
plasmocytes élaborent des IgG (Van Cott
et al, 1993) correspondant vraisemblablement à la ségrégation de leur précurseurs
suivant leur organe d’origine (McDermott et
Bienenstock, 1979).
Cycle entéro-entéritique
Les
plaques de Peyer
sont considérées
le site d’initiation de la réponse
immunitaire de l’intestin, présentant tous les
types cellulaires nécessaires pour initier et
comme
réguler une réponse immune dominée par la
production d’IgA (T «switch» et T régulateur de la synthèse d’IgA) (Salmon, 1992).
Le switch des B slgM+ vers l’expression
d’IgA serait sous la dépendance de TGF(3. Après activation/induction les cellules
SigA+ des plaques de Peyer migrent dans
la Lamina Propria disséminant ainsi la
réponse immunitaire à l’ensemble de la
muqueuse : elles s’y transforment en plasmocytes sous l’action de cytokines libérées
par les T helper (Th2) qui sécrètent de l’IL4,
stimulant leur propre prolifération (alors que
l’IL2 stimule la prolifération des T dans les
sites somatiques [Salmon, 1992]), de l’IL5
(BCDF,
B cell differenciation
tant leur différenciation
en
factor) faciliplasmocyte et
de l’IL6, qui en plus de son action de type
BCDF, favorise la multiplication des précurseurs
slgA+.
Lien immun
poumon-intestin
Utilisant différentes souches de virus GET,
Van Cott ef al (1993) ont montré qu’avec la
souche sauvage les particules se repliquant
dans l’intestin induisaient in situ la synthèse
d’IgA tandis que celles se multipliant dans le
poumon induisaient la synthèse d’IgG ; de
même, la souche virale pulmonaire (PRCV)
et les souches atténuées à tropisme pulmonaire n’induisaient que la synthèse d’IgG
dans le ganglion bronchique.
Lors de réinfection par la souche sauvage de porcelets préalablement soumis à
une primo-infection par la même souche,
il y a rappel anamnestique de la production d’IgG dans le poumon alors que la production d’IgA dans l’intestin n’est pas modifiée. En revanche, la réinfection par la
souche sauvage de porcs préalablement
infectés par la souche respiratoire PRCV
conduit à un rappel anamnestique de la
production des IgG dans l’intestin vraisemblablement suite à l’émigration des précurseurs du poumon vers l’intestin et restimulation de ces précurseurs à IgG dans
l’intestin (VanCott et al, 1994).
En conclusion, le site de multiplication
du virus induit un profil de production d’isotypes d’immunoglobulines conforme au
compartiment soit muqueux (IgA) soit somatique (IgG) ; cependant des plasmocytes à
IgG peuvent être présents dans l’intestin s’il
y a restimulation antigénique des précurseurs émigrant du poumon.
Lien entéro-mammaire
Chez la truie
nous avons
montré que les
B C3b+,
lymphocytes (sous-populations T,
Null) ségrègent en un pool somatique et
pool intestinal (Salmon, 1987). Durant
la gestation, il y a autant de lymphocytes
originaires de chacun de ces 2 pools qui
migrent dans la mamelle et notamment les
précurseurs de plasmocytes, ce qui a
L et
un
conduit à l’élaboration de calendrier de vaccination avec une première injection autour
du 80
e jour de gestation. Durant la lactation
les précurseurs de plasmocytes à IgA (d’ori-
gine intestinale) migrent en plus grand
nombre que ceux à IgG (d’origine vraisembablement
somatique).
La cinétique d’accumulation dans la
mamelle des lymphocytes/plasmocytes,
connus par ailleurs comme présentant des
récepteurs à la prolactine (Russel et al,
1985), superposable à celle des récepteurs
à la prolactine sur les cellules épithéliales
mammaires, amène l’hypothèse du rôle de
cette hormone (Berthon et Salmon, 1993).
Mais l’immigration dans le parenchyme
mammaire de ces précurseurs après leur
attachement spécifique à l’endothélium des
capillaires sanguins se ferait grâce à l’action de facteur chimiotactique d’origine lactée (Abda et Salmon, ms en préparation).
Induction d’une réponse immunitaire
locale dans la mamelle
La présence des cellules du système immunitaire (Chabeaudie et al, 1993), jointe à
leur aptitude à répondre aux mitogènes polyclonaux (Salmon, 1987), suggèrent la possibilité d’induire, voire d’amplifier, une
réponse immunitaire purement locale,
encore qu’on manque de données pour
catégoriser les T en T switch ou T amplificateur de réponse IgA.
Des observations anciennes d’immunisation intra-mammaires avaient montré une
prédominance d’IgG ou d’IgA suivant le
moment où le virus était injecté dans la
mamelle (Saif et Bohl, 1983). En fait l’injection traçante de la souche Nouzilly dans 3
des 12 mamelles durant la gestation conduit
chez 2 truies sur 4 à une prédominance
d’IgA sur les IgG ; la prédominance d’IgG
dans le lait des 2 autres truies s’accompagne d’un titre séroneutralisant important
dans le sérum, suggérant que du virus
injecté est allé stimuler le compartiment
somatique, si bien que ce ne serait que
lorsque le virus aurait stimulé les cellules
épithéliales que les IgA seraient induites
plus spécifiquement (Salmon, 1989). La présence d’une activité anticorps dans le lait
de mamelles non-immunisées est due vraisemblablement à la migration de préplasmocytes de mamelle à mamelle (comme
l’essaimage de la réponse immune dans
l’intestin avec une plus grande localisation à
l’endroit où se trouve l’antigène (Salmon,
1989). L’autonomie immunitaire de la
mamelle est également apportée dans les
expériences où on note une dissociation de
la réponse immune entre l’intestin et la
mamelle chez la truie (Evans et al, 1980)
et chez le rat (Dahlgren et al, 1987).
Application à la construction d’un vaccin spécifique d’immunité lactogène
Les résultats ci-dessus montrent que l’immunité lactogène a pour support les IgA
sécrétées par les plasmocytes de la
mamelle originaires de l’intestin ou générés in situ, correspondant aux voies d’inoculation orale et mammaire. Il est théoriquement possible d’agir sur l’induction des
IgA en orientant le switch IgM vers IgA par
des IL spécifiques ; mais, pour l’heure, les
facteurs réglant l’équilibre entre atténuation
de virulence et replication intestinale restent à être formulés. On peut cependant
accroître la synthèse des IgA en favorisant
l’expansion des précurseurs à IgA, si peu
nombreux qu’ils soient. Ainsi, avec des
souches virales de virulence atténuée ne
se multipliant plus dans l’intestin, les
quelques plasmocytes à IgA du poumon
pourraient être amplifiés en incorporant le
gène d’IL5, à l’instar de ce qui a été
réalisé
utilisant du virus de la vaccine recombinant et l’hémagglutinine du virus grippal
(Ramsay et Kohonen-Corish, 1993). Mais
ces données peuvent s’appliquer également
e génération
pour construire un vaccin de 2
en utilisant une bactérie non pathogène de
l’intestin induisant des IgA grâce à l’incorporation du gène de l’IL5 avec les gènes
correspondant à la glycoprotéine E2 pour
induire les anticorps neutralisants. Pour un
vaccin bactérien, les auteurs s’accordent
en
pour souligner : i) l’importance d’ingestion
d’une quantité très importante d’antigène,
ii) la nécessité pour l’antigène d’adhérer aux
cellules épithéliales, et iii) de les stimuler
(Salmon, 1989). Il faut également tenir
compte du tropisme de la primo-infection
qui gouverne l’isotype de la réponse anamnestique ; avec la souche de PRCV le rappel intestinal est suivi d’IgG alors qu’avec
la souche Nouzilly on obtient des IgA.
D’autre part, on peut songer à augmenter
la migration des préplasmocytes dans la
mamelle par un traitement hormonal ou en
incorporant dans une construction vaccinale les gènes correspondants aux facteurs
chimiotactiques.
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intestinale importante, cette dernière solution
semble intéressante, car on peut penser
que la bactérie recombinante va persister
plus longtemps dans le tube digestif qu’une
simple microparticule. En fait, ce n’est pas si
simple !
La flore intestinale
3290
Écologie microbienne du tractus digestif et immunisation orale. MC Moreau
(INRA-UEPSD, Fonctions des bactéries
intestinales, Bât 440, 78352 Jouy-en-Josas
Cedex, France)
Les progrès dans la connaissance de l’immunité intestinale et dans les biotechnologies ont permis d’envisager de nouvelles
stratégies vaccinales par voie orale permettant d’agir directement contre des microorganismes entéropathogènes. Le but est
d’obtenir une protection immunitaire locale
à IgA, associée parfois à une protection systémique. Cependant, l’utilisation de la voie
orale pose des problèmes liés aux fonctions
de digestion exercées par le tube digestif, à
la présence de la flore intestinale colique
et à une caractéristique fondamentale de
l’immunité intestinale qui est sa capacité à
développer une suppression des réponses
immunitaires systémiques envers un antigène donné par voie orale, phénomène
appelé «tolérance induite par voie orale»
(Moreau et Coste, 1993).
Pour résoudre le problème de la résistance de la protéine vaccinale à la digestion protéolytique, il a été imaginé de l’envelopper dans des microparticules ou
d’insérer le gène codant pour sa synthèse
dans l’ADN chromosomique ou plasmidique
d’une bactérie recombinante. Du fait de la
présence dans le tube digestif d’une flore
On estime à environ 14
1le
O nombre de bactéries présentes dans le tube digestif alors
13 celque l’homme n’est formé que de 10
lules (Luckey et Floch, 1972). Cette flore
intestinale est essentiellement présente
dans le côlon ou sa densité atteint près de
11 bactéries/g de contenu (Raibaud, 1992 ;
10
Ducluzeau, 1994). À l’inverse, la flore intestinale est quasi absente de l’estomac chez
l’homme où l’acidité gastrique est forte (alors
que, chez les rongeurs où le pH est plus
élevé, on trouve une flore lactique abondante) et dans les portions proximales de
l’intestin grêle, surtout au niveau du duodénum, ce qui semble être une exigence physiologique. Un développement bactérien
dans le duodénum peut avoir comme origine un défaut de motilité intestinale (stase)
ou la présence de bactéries pathogènes
possédant des facteurs d’attachement qui
leur permettent cette colonisation (Escherichia coli K99 chez le veau, K88 chez le
porc, Vibrio chloerae chez l’homme...).).
On estime à 300 à 400 le nombre des
espèces bactériennes qui coexistent dans le
tube digestif selon un équilibre résultant de
nombreuses interactions dues à l’hôte, l’aliment et les bactéries elles-mêmes. Quantitativement, le seuil de 10! bactéries/g de
contenu permet de distinguer la flore dominante (> 10!) qui va exercer différents effets
favorables et parfois défavorables sur l’hôte,
de la flore sous-dominante (< 10!) dont on
pense qu’elle ne joue aucun rôle sur l’hôte et
qui peut contenir des bactéries pathogènes
mais inoffensives du fait de leur faible
nombre (portage sain). Un profil bactérien