Institut Pasteur Rapport d'activité de l'unité Bordetella pour l'année 1999

Institut Pasteur


Responsable : GUISO Nicole (nguiso@pasteur.fr)

Résumé du rapport

Les Bordetelles sont des bactéries responsables d'infections respiratoires chez l'homme (Bordetella pertussis et Bordetella parapertussis sont les agents de la coqueluche) et chez l'animal (Bordetella bronchiseptica est l'agent de la rhinite atrophique du porc et de la toux des chenils, entre autres). Les thèmes de recherches de ce laboratoire portent sur les déterminants bactériens impliqués dans la pathogénicité de ces bactéries, les réponses immunes induites chez l'hôte après infection et vaccination, la variabilité des isolats cliniques et sur la mise au point de nouveaux moyens de prévention contre ces bactéries et de nouveaux diagnostics des maladies qu'elles induisent.

Abstract

Bacteria from the genus Bordetella are responsible for respiratory infections in humans (Bordetella pertussis and Bordetella parapertussis and whooping cough) and in animals (Bordetella bronchiseptica and atrophic rhinitis and kennel cough). The researches developed in our laboratory are aimed to characterize the determinants involved in the pathogenicity of the Bordetella species, immune responses induced in the host after infection and after vaccination, surveillance of Bordetella species antigenic variations and setting up of new prevention and new diagnosis for whooping cough and other bordetellosis.

Texte du rapport

Interactions de Bordetella pertussis avec les cellules trachéales humaines (Laurence Bassinet, Pascale Gueirard, ). Au cours de l'infection, les Bordetelles synthétisent un certain nombre de protéines, telles des adhésines leur permettant d'adhérer à la surface des cellules de l'appareil respiratoire (hémagglutinine filamenteuse et pertactine) et des toxines leur permettant de coloniner cet appareil respiratoire et de se multiplier (toxine de pertussis et adényl cyclase-hémolysine). Nous avons pu montrer que B. pertussis peut pénétrer dans les cellules épithéliales, que l'expression de l'hémagglutinine filamenteuse est indispensable à cette entrée mais que l'expression de l'autre adhésine, la pertactine, et celle de l'adénylcyclase-hémolysine sont délétèrent pour le processus invasif. Ce résultat corrèle avec les données obtenues in vivo avec B. bronchiseptica montrant que les isolats collectés au cours des infections humaines chroniques n'expriment plus l'adényl cyclase-hémolysine.

Interactions de l'adényl cyclase-hémolysine avec les macrophages (Nadia Khelef) B. pertussis synthétise deux toxines, l'adényl cyclase-hémolysine et la toxine de pertussis, qui agissent en synergie pour provoquer la réaction inflammatoire observée au cours de l'infection. L'adényl cyclase-hémolysine induit spécifiquement in vitro et in vivo l'apoptose des macrophages alvéolaires. Nous avons poursuivi cette année la recherche des protéines avec lesquelles cette toxine interagit pour entrer dans cette cellule et sa localisation à l'intérieur de la cellule phagocytaire ou épithéliale. Les premiers résultats suggèrent une spécificité cellulaire pour l'adényl cyclase-hémolysine.

Analyse de la variabilité des isolats de Bordetella pertussis (Caroline Boursaux-Eude, François Rimlinger, Christian Weber) B. pertussis est une bactérie clonale. Cependant, en utilisant la technique de typage d'électrophorèse en champ pulsé, nous avons montré que les isolats collectés par notre Centre National de Référence peuvent être classés en plusieurs groupes différents des isolats circulant avant l'introduction de la vaccination généralisée avec un vaccin à germes entiers. De plus, les gènes de structure codant la toxine de pertussis et la pertactine des isolats des différents groupes varient. Cette observation a été faite dans plusieurs pays où la vaccination généralisée avec un vaccin à germes entiers a été introduite il y a plus de trente ans. Ce polymorphisme est-il du à une pression vaccinale ? A-t-il des conséquences sur l'efficacité vaccinale ? Tel ne semble pas être le cas actuellement en France. Cependant, une surveillance s'impose surtout depuis l'introduction de nouveaux vaccins composés de quelques protéines purifiées telles la toxine de pertussis et la pertactine. Cette surveillance comporte d'une part, l'utilisation de diagnostics biologiques sensibles et rapides de la maladie, l'analyse rapide des isolats, mais aussi l'utilisation de modèles murins d'infection respiratoire pour analyser l'immunité induite par les différents vaccins vis-à-vis des différents isolats.

Etude de l'immunité induite par différents vaccins coquelucheux dans un modèle murin d'infection respiratoire (Anne Le Flèche, Sabine Thiberge) Le modèle murin d'infection respiratoire, que nous avons mis au point au laboratoire, a été validé car nous avons pu reproduire les résultats obtenus avec les enfants. Ce modèle étant validé, nous l'avons utilisé pour tester l'immunité induite par notre vaccin à germes entiers utilisé depuis trente ans et un vaccin acellulaire composé de trois protéines. Il s'avère que ces vaccins induisent une immunité protectrice contre les différents isolats confirmant les résultats observés sur le terrain.

Analyse de la variabilité des isolats de Bordetella bronchiseptica (Caroline Boursaux-Eude, Pascale Gueirard) L'analyse d'isolats collectés chez des patients atteints d'infections chroniques à B. bronchiseptica sur des périodes de 4 à 5 ans confirme qu'il y a évolution de la structure du lipopolysaccharide de la bactérie au cours de l'infection, suggérant un rôle de ce constituant bactérien dans la persistance de la bactérie chez l'hôte mais aussi une variation de l'expression de l'adénylcyclase-hémolysine et de l'hémagglutinine filamenteuse et également de la structure de la pertactine. Cette pertactine varie principalement au niveau des régions répétées qui ont été montrées immunodominantes et importantes pour induire une immunité protectrice. Cette observation pourrait expliquer pourquoi B. bronchiseptica pourrait échapper à la réponse immune et persister chez l'hôte.

Infections humaines à Bordetella holmesii (Elisabeth Njamkepo) L'analyse de différents isolats de B. holmesii et de la souche de référence nous a permis de montrer qu'aucune toxine ou adhésine semblables à celles exprimées par B. pertussis et B. bronchiseptica ne sont détectées chez B. holmesii ; qu'il y a plus de protéines exprimées par B. holmesii présentant une réaction croisée avec celles exprimées par B. bronchiseptica qu'avec celles exprimées par B. pertussis et que tous les isolats de B. holmesii n'expriment pas des protéines semblables. Cette dernière observation est surprenante et suggère peut-être que, comme B. pertussis et B. bronchiseptica, B. holmesii pourrait exister sous différentes phases, c'est-à-dire exprimer certaines protéines uniquement à certains moments de l'infection ou dans certaines conditions expérimentales. Pour tester cette hypothèse, nous avons cultivé B. holmesii à différentes températures ou en présence d'ions sulfate, conditions connues pour modifier l'expression de certaines protéines chez B. pertussis et B. bronchiseptica. Toutes nos tentatives se sont révélées négatives. Ceci signifie que les phases sont, soit soumises à d'autres régulateurs, soit que l'espèce B. holmesii n'est pas homogène.

Prévalence de la coqueluche chez l'adulte (Elisabeth Njamkepo, Pascale Gueirard) Depuis plusieurs années en France et dans les pays à haute couverture vaccinale, le nombre de cas de coqueluche augmente. La maladie touche principalement deux groupes de population, les jeunes nourrissons non encore vaccinés et les adolescents et adultes, souvent vaccinés, mais qui ne sont plus protégés par le vaccin. Alors que la coqueluche est très rapidement reconnaissable chez le nourrisson, la coqueluche de l'adulte est souvent atypique et n'est pas souvent diagnostiquée. En raison des formes atténuées atypiques voire asymptomatiques de la coqueluche chez les sujets plus âgés et du traitement retardé ou partiellement administré, les adultes et adolescents sont donc une importante source de transmission de l'infection à l'intérieur des foyers, particulièrement pour les nourrissons et jeunes enfants non encore vaccinés. L'ensemble de ces observations nous a conduit au besoin d'estimer la proportion de cas de coqueluche parmi les adultes qui consultent pour une toux persistante et en décrire les formes cliniques. Pour cela, une étude collaborative a été entreprise avec 125 médecins généralistes qui appartiennent à la Société de Formation Thérapeutique du Généraliste en collaboration avec Pasteur-Mérieux-MSD (maintenant Aventis-Pasteur) et l'Association de Médecine Préventive (AMP). Les résultats sont en cours d'analyse.

Centre National de référence des Bordetella (coqueluche) (Gilberte Coralie, Françoise Fouque, Pascale Gueirard, Sabine Thiberge) L'activité du Centre a consisté à expertiser des isolats collectés dans le monde entier, mais aussi à en isoler au cours des études épidémiologiques, à entretenir la collection et à assurer la formation de bactériologistes hospitaliers. L'analyse des différents isolats cliniques de Bordetelles comporte outre l'identification des caractères biologiques, la détection des toxines et adhésines exprimées à l'aide d'immunsérums spécifiques, et de la technique d'immunoempreinte ou de la technique d'agglutination, et l'analyse du chromosome en électrophorèse en champ pulsé. Le Réseau RENACOQ dont nous faisons partie continue à surveiller le nombre de cas de coqueluche en France, en particulier, les échecs vaccinaux qui pourraient être dus à la circulation de nouveaux variants. Ceci ne semble pas être le cas en 1999. Notre Centre a continué à évaluer différentes techniques de détection de la bactérie par la réaction de polymérisation en chaîne dans les prélèvements biologiques et de détection des anticorps anti-B.pertussis dans les sérums des patients.

En 1999, nous avons réuni des bactériologistes européens et non européens afin de standardiser les techniques de conservation et d'analyse des isolats cliniques de B.pertussis telles, la recherche de l'expression des fimbriae à l'aide d'anticorps monoclonaux, le typage par électrophorèse en champ pulsé et le séquençage des gènes codant les toxines et les adhésines. Un site Web est en cours de réalisation par notre laboratoire, site sur lequel les données des différents pays seront indiquées et comparées.

Personnel de l'unité

Secrétariat de l'unité

DROUOT Danielle, IP

Chercheurs de l'unité

GUISO Nicole, IP
KHELEF Nadia, IP
GUEIRARD Pascale, IP

Stagiaires de l'unité

BASSINET, Laurence, étudiante en thèse
BOURSAUX-EUDE, Caroline, Chercheur post-doctoral

Autre personnel de l'unité

FOUQUE, Françoise, Ingénieur IP
LE FLECHE, Anne, Ingénieur IP
NJAMKEPO, Elisabeth, Ingénieur IP
CORALIE, Gilberte, Technicienne IP
RIMLINGER, François, Technicien IP
THIBERGE, Sabine, Technicienne IP
WEBER, Christian, Technicien IP

Publications de l'unité

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