Institut Pasteur Rapport d'activité de l'unité Choléra et Vibrions pour l'année 1999


Responsable : FOURNIER Jean-Michel (fournier@pasteur.fr)

Résumé du rapport

La contribution de l’unité à la lutte contre le choléra se fait selon 4 axes : (i) le diagnostic bactériologique de l’agent responsable du choléra ; (ii) son épidémiologie moléculaire ; (iii) la mise au point d’un vaccin anticholérique chimiquement défini ; (iv) l’étude moléculaire des vibrions non cholériques d’intérêt médical. En raison de son expertise, l’unité est désignée « Centre National de Référence des Vibrions et du Choléra ».

Abstract

The contribution of the laboratory to the fight against cholera covers four themes : (i) bacteriological diagnosis of the agent of cholera ; (ii) its epidemiological study ; (iii) design of a chemically defined cholera vaccine ; (iv) molecular study of non cholera vibrios of medical interest. Due to its expertise, our laboratory is designated as « National Reference Center for Vibrios and Cholera ».

Texte du rapport

Introduction

Le choléra est une maladie infectieuse diarrhéique, à caractère épidémique, d'origine bactérienne. La pandémie cholérique actuelle, la septième, due à Vibrio cholerae O1, est partie d'Indonésie en 1961 et a envahi successivement l'Asie en 1962, le Moyen-Orient et une partie de l'Europe en 1965, l'Afrique en 1970 et, après une période d'accalmie de 1975 à 1990, l'Amérique Latine en 1991. Par ailleurs, l’apparition en Asie, à la fin de l’année 1992, d’une nouvelle souche de vibrion cholérique (Vibrio cholerae O139) a marqué le début de ce qui sera peut-être la huitième pandémie cholérique. Le choléra reste donc aujourd’hui une maladie grave à la fois pour les individus et pour les collectivités. Enfin, à la suite de la dégradation des conditions socio-économiques survenue ces dernières années dans de nombreuses régions du monde, le nombre de personnes exposées à cette maladie a augmenté de façon spectaculaire, créant les conditions d’un problème majeur à l’échelle de la planète.

  1. Diagnostic bactériologique du choléra. Responsables : J.-M. FOURNIER, M.-L. QUILICI.

Comme la plupart des pays développés qui bénéficient d’un niveau d’hygiène suffisant, la France n’est pas directement concernée par le choléra. Cependant des cas de choléra importés sont régulièrement diagnostiqués chez des voyageurs. Dans le cadre de l’activité du Centre National de Référence des Vibrions et du Choléra, les souches de vibrions cholériques isolées sur le territoire français sont identifiées et font l’objet d’une déclaration nationale et internationale.

Afin de pouvoir étudier des souches de vibrions cholériques à l’origine d’épidémies, et donc susceptibles d’être importées en France, des relations continues sont entretenues avec des microbiologistes d’Afrique et d’Asie, plus particulièrement ceux du Réseau International des Instituts Pasteur et Instituts Associés, ainsi qu’avec des organisations humanitaires spécialisées dans la prise en charge des épidémies de choléra en situation d’urgence.

2. Epidémiologie moléculaire du choléra. Responsable : M.-L. QUILICI.

Une étude de marqueurs moléculaires (ribotypes, pulsotypes) de souches de vibrions cholériques (Vibrio cholerae O1) isolées en Afrique depuis 1970 est en cours. Cette étude a pour objectif de mieux comprendre la circulation des souches de vibrions cholériques à l’échelle du continent africain. Elle montre que plusieurs populations de vibrions cholériques sont apparues simultanément en Afrique de l’Ouest en 1970. Certaines persistent jusqu’à nos jours et sont encore responsables d’épidémies alors que d’autres ont disparu quelques années après. Des souches présentant un nouveau ribotype, apparues en 1994, sont à l’origine des importantes épidémies de choléra qui se sont développées en Afrique de l’Est depuis 1997. L’analyse de ces différentes populations, par électrophorèse en champ pulsé après macrorestriction de l’ADN, confirme la diversification des souches de vibrions cholériques, tout en montrant qu’elles restent cependant génétiquement très proches.

3. Vaccin anticholérique chimiquement défini. Responsable : J.-M. FOURNIER.

Il est clair que l’élévation du niveau d’hygiène a permis l’éradication du choléra dans les pays développés. Cependant, il est tout aussi clair que cette élévation du niveau d’hygiène ne pourra pas être réalisée avant plusieurs années, voire plusieurs décennies, dans les pays qui souffrent actuellement du choléra. Un autre moyen de lutte contre le choléra est représenté par la vaccination mais actuellement il n’existe pas de vaccin anticholérique sans danger et efficace chez les enfants qui sont les plus touchés dans les pays d’endémie cholérique. C’est pourquoi l’un des thèmes de recherche de l’unité est la mise au point d’un vaccin contre le choléra.

Ce programme a débuté par la caractérisation de la spécificité et de l’origine des anticorps protecteurs contre le vibrion cholérique. Nous avons montré que des anticorps monoclonaux de classe IgG dirigés contre la partie polysaccharidique du lipopolysaccharide de Vibrio cholerae O1 sont protecteurs dans un modèle d’infection expérimentale du souriceau nouveau-né. Chez la souris adulte, des anticorps sériques de classe IgG passent vers la lumière intestinale par transsudation. Ces résultats, obtenus chez la souris, permettent d’expliquer la corrélation observée chez l’homme entre le taux des anticorps vibriocides sériques et la protection contre le choléra. Ils montrent qu’il devrait être possible de vacciner contre le choléra en induisant la formation d’anticorps sériques de classe IgG dirigés contre les polysaccharides de Vibrio cholerae O1 et de Vibrio cholerae O139.

Les polysaccharides bactériens purifiés étant en général peu immunogènes, notre objectif est de préparer des vaccins conjugués, constitués des antigènes polysaccharidiques O1 et O139 de Vibrio cholerae couplés par une liaison covalente à une protéine porteuse, selon le modèle du vaccin polysaccharidique contre les méningites à Haemophilus influenzae b.

Afin de préparer un conjugué protégeant contre Vibrio cholerae O1, la structure chimique des déterminants antigéniques des 2 sérotypes, Ogawa et Inaba, exprimés par le polysaccharide O1, a été étudiée.

Le déterminant antigénique spécifique du sérotype Ogawa a été caractérisé au moyen de méthodes immunochimique et cristallographique (collaboration avec l’unité de Biochimie structurale, IP, et le « Laboratory of Medicinal Chemistry », NIH, USA). Un anticorps monoclonal protecteur spécifique du sérotype Ogawa (préparé en collaboration avec le Laboratoire d’Ingénierie des Anticorps, IP) a été cristallisé et sa structure tridimensionnelle déterminée ainsi que celle des complexes formés avec des oligosaccharides synthétiques mimant la chaîne polysaccharidique spécifique. L’analyse structurale montre que le résidu perosamine terminal de l’antigène Ogawa, lié à une cavité au centre du paratope, est la composante principale du déterminant antigénique Ogawa. Le complexe antigène-anticorps est stabilisé par plusieurs liaisons hydrogène et par l’interaction hydrophobe entre un groupement méthyl à l’extrémité de la chaîne polysaccharidique et des résidus aromatiques de l’anticorps. Il s’agit de la première étude cristallographique d’un complexe entre un polysaccharide bactérien et un anticorps ayant une activité protectrice.

Le polysaccharide O1 exprime un second déterminant antigénique qui est commun aux deux sérotypes, Ogawa et Inaba, de V. cholerae O1. Nous avons montré qu’un anticorps monoclonal spécifique de ce déterminant antigénique protège contre les deux sérotypes. La localisation de ce déterminant antigénique dans la molécule de lipopolysaccharide a été établie au moyen de méthodes chimiques et immunologiques (collaboration avec l’unité de Chimie organique IP).

Parallèlement à l’étude des déterminants antigéniques de V. cholerae O1, un conjugué constitué du polysaccharide extrait du lipopolysaccharide de V. cholerae O139 couplé à l’anatoxine tétanique a été préparé. Il est immunogène chez la souris et les anticorps obtenus sont vibriocides et protecteurs dans un modèle d’infection expérimentale du souriceau nouveau-né.

4. Etude moléculaire des vibrions non cholériques. Responsables : M.-L. QUILICI et A. ROBERT-PILLOT.

L’étude des souches de vibrions isolées de l’environnement ou des produits de la mer s’inscrit dans une approche globale visant à évaluer l’impact des vibrions sur la santé publique. La surveillance des souches de vibrions isolées des produits de la mer a été renforcée ces dernières années du fait de l’augmentation du nombre de pays exportateurs atteints par des épidémies de choléra. Par sa contribution à une meilleure évaluation des risques réels représentés par les différentes espèces de vibrions présents dans les produits de la mer, nous contribuons à la lutte contre le choléra dans le monde, suivant en cela les recommandations de l’OMS qui estime que les restrictions imposées aux importations de denrées alimentaires, dont les conséquences économiques sont souvent dramatiques pour les pays déclarant des cas de choléra, ne sont pas toujours justifiées. Des techniques d’amplification génique (PCR) ont été mises au point pour identifier et caractériser le potentiel pathogène de deux espèces de vibrions -Vibrio vulnificus et Vibrio parahaemolyticus - pouvant être à l’origine de manifestations pathologiques chez l’homme, Ces techniques sont maintenant appliquées à l’identification de souches de vibrions isolées à partir des produits de la mer et de l’environnement.

Mots-clés : choléra, vibrions, vaccination, diagnostic, épidémiologie moléculaire, produits de la mer.

Personnel de l'unité

Secrétariat de l'unité

COREL Christiane, IP - Tél. : +33 (0) 1 45 68 82 21

Chercheurs de l'unité

DASSY Bruno, Université Paris VI

FOURNIER Jean-Michel, IP

QUILICI Marie-Laure, IP

Stagiaires de l'unité

CHOUTET Grégoire, étudiant DEA

DUMENIL Rémi, élève ingénieur

ROBERT-PILLOT Annick, enseignante

VILLENEUVE Sylvain, doctorant

Autre personnel de l'unité

BOUTONNIER Alain, Ingénieur de recherche, IP

GUENOLE Alain, Technicien, IP

MULLER Bernard, Technicien, IP

Publications de l'unité

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