Soutenance mémoire
La réaction allergique ou réaction d’hypersensibilité est la conséquence d’une réponse immunitaire excessive de l’organisme suite à la rencontre avec une substance étrangère : l’allergène.
L’Organisation mondiale de la santé (OMS) considère l’allergie comme la quatrième maladie dans le monde après le cancer, les pathologies cardiovasculaires et le sida (2015). Les maladies allergiques (dermatite, asthme, rhinite, conjonctivite et allergies alimentaires) sont donc un problème majeur de santé publique. La prévalence de ces maladies a beaucoup augmenté dans les pays industrialisés au cours des 20-30 dernières années suite à des modifications rapides de notre environnement. En effet, de nombreux facteurs tels que l’augmentation de la température dans les maisons (multiplication des acariens), les modifications du régime alimentaire (allergènes dans la nourriture), le développement des médicaments (impliqués dans certaines allergies) ou encore la pollution ou le tabac jouent un rôle dans l’augmentation de la prévalence de ces maladies.
Il existe plusieurs catégories d’allergènes. Certains allergènes peuvent déclencher des allergies de type respiratoire comme les acariens, les poils d’animaux ou les pollens. Des allergènes de contact (latex, cosmétiques, parfums etc.) provoquent des réactions cutanées. D’autres allergènes, plus nombreux, pénètrent le corps par ingestion et sont responsables d’allergies alimentaires. Plus de 50 % des allergènes alimentaires se trouvent dans le lait, les œufs, les arachides et les produits de la mer, mais tous les aliments sont capables de déclencher une allergie (Rona et al., 2007). Les allergies alimentaires peuvent entraîner de nombreuses réactions donnant lieu à des symptômes gastro-intestinaux mais aussi des symptômes cutanés ou respiratoires. Elles sont également responsables de réactions plus rares mais violentes pouvant entraîner la mort suite à un choc anaphylactique. Le nombre de personnes souffrant d’allergies alimentaires est en augmentation pourtant il n’existe pour l’instant aucun traitement curatif pour ces allergies.
Epidémiologie et prévalence des allergies alimentaires
De nombreuses études évaluent la prévalence des allergies alimentaires dans le monde mais l’incidence exacte de ces maladies est difficile à établir. Les résultats diffèrent surtout en fonction du diagnostic de l’allergie : lorsque l’allergie est identifiée par la recherche d’anticorps IgE dans le sérum ou par des tests cutanés (SPT), la prévalence est estimée entre 2 et 5% tandis que lorsqu’elle est identifiée par le test de provocation orale, la prévalence varie de 1 à 10,8% (Rona et al., 2007). Cependant, si l’on considère de l’ensemble des études, les allergies alimentaires dans les pays développés toucheraient environ 5% des adultes et 8% des enfants (Sicherer and Sampson, 2014). Par ailleurs, la prévalence des allergies alimentaires semble augmenter depuis plusieurs années. Par exemple, une étude aux Etats-Unis évalue à 18% l’augmentation des allergies alimentaires chez les enfants entre 1997 et 2007 (Sicherer, 2011; Wang and Sampson, 2011). Au Royaume-Uni, les admissions à l’hôpital pour des allergies alimentaires ont augmenté de 500% entre 1990 et 2007 (Gupta et al., 2007).
Quelles que soient les méthodes d’études, on constate que les symptômes des allergies alimentaires ainsi que les allergènes responsables de ces réactions varient en fonction de plusieurs facteurs, notamment la localisation géographique. En effet, plusieurs études montrent des variations cliniques et immunologiques parmi des patients de différents pays sujets à une réaction allergique pour le même aliment (Vereda et al., 2011). D’autres paramètres comme le sexe, des facteurs génétiques ou ethniques ou encore des changements liés à l’alimentation peuvent influer sur le risque d’allergies alimentaires (Lack, 2012). Enfin, une autre hypothèse est avancée: les pratiques d’hygiène actuelles dans les pays industrialisés. Les enfants seraient moins exposés aux agents infectieux durant les premières années de leur vie, ce qui modifierait le développement de leur système immunitaire et augmenterait le risque d’allergies (Bager et al., 2008).
Définitions et nomenclature des réactions d’hypersensibilité
Un sujet atopique est une personne qui présente une prédisposition génétique favorisant la sensibilisation à un allergène lorsqu’elle y est exposée et donnant lieu à une hypersensibilité impliquant une production d’IgE. En 2003, l’Organisation mondiale de l’allergie (WAO : World Allergy Organization) a publié un rapport qui redéfinit la nomenclature des allergies alimentaires. Le terme hypersensibilité doit être utilisé pour décrire des symptômes ou signes qui se reproduisent systématiquement lors d’une exposition à un stimulus défini, à une dose normalement tolérée par la population. L’allergie est une réaction d’hypersensibilité qui implique des mécanismes immunologiques médiés par des anticorps ou des lymphocytes (Johansson et al., 2004). Notons que les intolérances alimentaires, les réactions pseudo-allergiques et les réactions pseudo-anaphylactiques sont des hypersensibilités non allergiques. Les réactions d’hypersensibilité allergique décrites en 1963 par Gell et Coombs (Descotes and Choquet-Kastylevsky, 2001) peuvent être classées par type de réponse en fonction des effecteurs impliqués, des délais de réaction, du mécanisme et des symptômes cliniques. L’hypersensibilité allergique de type I, la plus courante, est médiée par les immunoglobulines de type E (IgE). Les symptômes apparaissent très rapidement après l’exposition à un allergène (5 à 30 minutes) c’est pourquoi elle porte également le nom d’hypersensibilité immédiate. Les conséquences de cette hypersensibilité peuvent être une rhinite allergique, une dermatite atopique ou des allergies alimentaires, mais peuvent aussi être des réactions plus graves voire potentiellement mortelles, certaines se traduisant par un choc anaphylactique entrainant un arrêt respiratoire ou cardiaque. Les réactions de type II sont dites cytotoxiques ou cytolytiques. Elles mettent en jeu des IgG ou IgM qui, via l’activation du système du complément ou par des phénomènes d’ADCC (Cytotoxicité Cellulaire Dépendante des Anticorps) vont aboutir à la lyse des cellules sanguines. Les hypersensibilités de type III, quant à elles, sont induites par des complexes immuns. Enfin, les hypersensibilités de type IV impliquent la reconnaissance de l’allergène par les lymphocytes T spécifiques qui, en présence de l’antigène, induisent la production de cytokines inflammatoires et activent les lymphocytes cytotoxiques.
Les réactions allergiques alimentaires sont associées aux IgE ou sont des allergies engendrées par des réactions cellulaires. Dans certains cas, les allergies alimentaires peuvent faire appel à une combinaison de ces deux mécanismes, complexifiant davantage sa classification et son étude. Dans ce rapport, nous ne nous intéresserons qu’à la réaction allergique immédiate ou hypersensibilité de type I dans un modèle d’allergie alimentaire.
Mécanisme d’une réaction allergique de type I
Plusieurs phases peuvent être décrites, expliquant les allergies :
Phase de sensibilisation
Lors du premier contact avec l’organisme, l’allergène alimentaire introduit par le tractus digestif est capté par les cellules présentatrices d’antigènes (CPA) notamment les cellules dendritiques, les macrophages ou les lymphocytes B. L’allergène est dégradé en peptides et après migration des CPA vers les ganglions drainants, ce peptide est présenté par les CPA via le CMH de classe II aux lymphocytes T (LT) CD4+ naïfs. Lors d’une allergie, les lymphocytes T CD4+ activés vont se différencier en lymphocytes T CD4+ de type Th2. L’augmentation de la population des cellules T CD4+ de type Th2 va créer un déséquilibre au niveau du système immunitaire et notamment de la balance entre les lymphocytes T CD4+ de type Th1 et ceux de type Th2. Ces lymphocytes Th2 vont secréter des cytokines telles que l’IL-4, l’IL-5 ou encore l’IL-13 qui vont activer des cellules effectrices, principalement les éosinophiles et les basophiles. L’IL-4 va également induire la maturation des lymphocytes B (LB) en plasmocytes sécréteurs d’IgE spécifiques de l’allergène. Les IgE produits en grande quantité lors de la phase de sensibilisation se fixent sur les récepteurs FcεRI présents à la surface des mastocytes et des basophiles, les pré-activant. Cependant cette phase est dite asymptomatique puisque le sujet se sensibilisant à l’allergène ne présente aucun symptôme.
Phase de réaction allergique
Lorsque l’organisme rencontre à nouveau l’allergène, celui-ci se fixe rapidement sur les IgE des mastocytes et basophiles entraînant leur dégranulation et la libération de médiateurs de l’inflammation. De nombreuses molécules sont alors libérées comme l’histamine ou la tryptase ainsi que des cytokines ou chimiokines, plus exactement l’IL-4, l’IL-5 ou l’IL-13 qui vont favoriser ce phénomène d’inflammation par l’augmentation de la perméabilité vasculaire, la survenue d’une vasodilatation, d’une dégradation tissulaire locale et le recrutement et l’activation d’autres cellules, tels les éosinophiles qui vont également libérer des cytokines pro-inflammatoires.
Les cellules présentatrices d’antigènes (CPA)
Ces cellules constituent un groupe hétérogène composé de cellules dendritiques (DC), de macrophages et de lymphocytes B. Les plus importantes CPA sont les cellules dendritiques dont la fonction principale est la présentation d’antigènes grâce à leur grande capacité de capture des antigènes. L’importance des cellules dendritiques pour l’induction d’une réponse Th2 a été montrée par des expériences de déplétion de ces cellules ou par le blocage de leur fonction. En effet, lorsque les cellules dendritiques sont supprimées ou neutralisées, aucune réaction allergique ne se développe (van Rijt et al., 2005). Dans les ganglions mésentériques, les cellules dendritiques interagissent avec les lymphocytes T pour induire leur différenciation. La différenciation des Th en Th2 requièrt l’activation de certains facteurs de transcription notamment GATA3, STAT-5 et STAT-6. Ces facteurs sont sous l’influence de certaines cytokines comme l’IL-4, l’IL-2 ou TSLP produites par les cellules dendritiques en réponse aux antigènes. D’autres marqueurs de surface des DC sont également importants pour la différenciation Th2. Il a été montré que l’expression du ligand d’OX40 (OX40L)et de CD40 est nécessaire pour l’orientation Th2 (Jenkins et al. 2007).
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Table des matières
Introduction
I. Les allergies
1. Epidémiologie et prévalence des allergies alimentaires
2. Définitions et nomenclature des réponses d’hypersensibilité
3. Mécanisme d’une réaction allergique de type I
a. Les cellules présentatrices d’antigènes (CPA)
b. Les lymphocytes Th2
c. Les IgE et leur récepteur
d. Les cellules effectrices
II. Mécanismes immunopathologiques de l’allergie alimentaire
1. Le système immunitaire associé à l’intestin
2. Les cellules dendritiques de l’intestin
3. Les ILC2
4. Les cellules effectrices de l’intestin
5. Mécanismes de mise en place et de régulation des réponses aux antigènes alimentaires
a. Réponse normale à un aliment : l’induction de tolérance
i. Rôle des DC de l’intestin pour l’induction de tolérance orale
ii. Rôle des lymphocytes T régulateurs pour l’induction de tolérance
b. La sensibilisation à un allergène alimentaire
i. Le rôle du microbiote intestinal
ii. La barrière épithéliale
III. Immunothérapie de l’allergie
1. L’ITS ou désensibilisation
2. Les VLP : vecteur de choix pour l’antigène dans l’immunothérapie
a. Les pseudo-particules virales
b. Les rétroVLP : plateforme antigénique
c. Intérêt des rétroVLP en immunothérapie
Objectifs de mon stage
Principe expérimental
Matériel et méthodes
I. Préparation des plasmides
II. Culture cellulaire et production de rétroVLP
III. Western Blot
IV. Animaux et modèle d’allergie alimentaire à l’ovalbumine
V. Validation de la transfection in vivo des plasmides
VI. Capture de l’antigène : modèle in vivo
VII. Préparation des cellules immunitaires
VIII. Cytométrie en flux
IX. Immunofluorescence
Résultats
I. Immunothérapie de l’allergie alimentaire
1. Modèle d’étude de l’allergie alimentaire
2. Validation de la construction pVLP-Gag-OVA
3. Validation in vitro et in vivo des constructions génétiques pIL2 et pIL10
4. Effet préventif de la combinaison pVLP et pIL2 ou pIL10
5. Effet des plasmides pIL2 et pIL10
6. Effet préventif de la combinaison de pVLP à 100 µg et pIL2
7. Effet préventif de la combinaison de pVLP à 100 µg et pIL10
II. Mécanismes immunologiques de l’immunothérapie par les VLP
1. Validation de la formation et de la fluorescence des VLP Gag-GFP
2. Capture des VLP Gag-GFP par les cellules de l’intestin
a. Stratégie de définition des populations de cellules immunitaires
b. Capture in vivo des VLP-GFP par les cellules de l’intestin
3. Capture in vivo des VLP-GFP par les cellules des poumons
a. Stratégie de définition des populations de cellules immunitaires des poumons
b. Capture in vivo des VLP-GFP par les cellules des poumons
4. Visualisation de la capture des VLP-GFP par immunofluorescence
Discussion et perspectives
I. Immunothérapie
1. Modèle d’étude de l’allergie alimentaire
2. Stratégie de traitement par ADN : les plasmoVLP
II. Mécanismes immunologiques
1. Etude par cytométrie en flux
2. Etude par immunofluorescence
III. L’association des plasmoVLP avec pIL2 ou pIL10
Conclusion
Annexes
