Caractéristiques structurelles des molécules allergéniques – Rob Aalberse, Amsterdam

Trois définitions :

Ne seront traités dans cet exposé que les « vrais » allergènes, c’est-à-dire les sensibilisateurs (par opposition aux allergènes cross-réactifs).

Ce que j’appelle un allergène « majeur », c’est un allergène qui fait une différence : si vous enlevez cet allergène de votre extrait, vous modifiez le potentiel allergénique de l’extrait.

Pour savoir si un allergène est un dimère (plutôt qu’un monomère), SDS-PAGE n’est pas la méthode appropriée.

Faire d’un antigène un allergène ; la vision optimiste, celle d’H.Breiteneder.

La plupart des allergènes appartiennent à un nombre limité de familles de protéines, ce qui semble infirmer l’idée selon laquelle n’importe quelle protéine puisse devenir un allergène.

La classification des protéines allergéniques (incluant la comparaison au sein d’une même famille des protéines allergéniques et des protéines non-allergéniques) va nous conduire vers de nouveaux aspects des facteurs contribuant à l’allergénicité.

Faire d’un antigène un allergène ; la vision pessimiste.

Les allergènes n’ont pas d’autres caractéristiques structurelles que celles qui les rendent capables d’atteindre et de stimuler les cellules immunitaires et les mastocytes.

Si elle satisfait à ces caractéristiques, n’importe quelle protéine est potentiellement allergénique, particulièrement si elle évite l’activation des mécanismes TH2 suppresseurs (cellules CD8, cellules TH1).

Au sein de l’ensemble formé par toutes les protéines, les protéines allergéniques ne représentent qu’un sous ensemble minuscule, lui-même partie d’un petit sous ensemble constitué par les protéines immunogéniques.

D’après les sites Allergome et Allfam, les protéines allergéniques (831 allergènes) sont regroupées au sein de 182 familles.

Si les IgE sont rares et les allergènes si spéciaux, alors l’allergie IgE-dépendante devrait être simple :

C’est (parfois) le cas, notamment pour le bouleau (Bet v 1) et le chat (Fel d 1).
Mais le plus souvent ça ne l’est pas : arachide, œuf, lait, acariens, Graminées : ce sont des sources majeures, mais pas des allergènes majeurs seuls.

On ne devrait pas avoir de base de données sur les allergènes.

Pourquoi les allergènes vraiment majeurs sont-ils l’exception ?

Hypothèse d’une hiérarchisation de l’allergie : 3 types d’allergènes sensibilisants.

• Protéines monomériques : allergènes atopiques classiques (antigènes non conventionnel) Der p 1, Lol p 1, Bet v 1.
• Protéines oligomériques et autres antigènes conventionnels : Fel d 1 et autres allergènes « Th2 modifiés ».
• Sensibilisateurs secondaires (à ne pas confondre avec les allergènes cross-réactifs non sensibilisants.

Quel est l’adjuvant le plus puissant des IgE ?

Pour l’auteur, il s’agit de la préexistence d’anticorps IgE dirigés vers d’autres composants présents dans la source allergénique : « L’IgE nourrit l’IgE. »

Si on reprend le problème des sensibilisateurs secondaires à travers une expérimentation « in somno » (en rêve…)

Si une nouvelle protéine stable, appelons la « protéine X », est introduite dans l’arachide, Les IgE anti-X auront d’autant plus de chances d’être synthétisées qu’il y aura une allergie préexistante à l’arachide.
Ceci est intéressant d’un point de vue académique, mais tout à fait non pertinent d’un point de vue clinique.

« L’IgE nourrit l’IgE » en tant que source majeure d’expansion des épitopes :

Expansion des épitopes à différents niveaux :

• Nombre d’épitopes par allergènes
• Nombre d’allergènes par source allergénique (comme par exemple pas d’allergène majeur seul)

La recherche d’allergènes initiateurs est potentiellement intéressante, mais pas encore bien cernée.

« L’IgE nourrit l’IgE » : mécanismes possibles

• Présentation de l’antigène facilitée par les IgE via les récepteurs des cellules B et d’autres cellules présentatrices de l’antigène.
• Augmentation de la perméabilité des barrières épithéliales par l’inflammation allergique.
• Facilitation de nouvelles sensibilisations par les cytokines Th2 produites pendant l’inflammation allergique.
• Etc…

Les deux interactions des antigènes conventionnels avec les cellules B :

• Liaison au récepteur des cellule B (BCR)
• Liaison croisée des BCR pour activer les cellules B.
• Cette deuxième étape étant problématique avec les antigènes monomériques (mais pourrait être facilitée, par exemple par le complément.

Fel d 1, prototype d’allergène dimèrique

Allergènes initiateurs ?

• Protocole : échantillons sériques fréquents chez des enfants à haut risque mais négatifs pour les acariens.
• Analyser dans le premier échantillon positif pour les acariens la contribution de chaque allergène.
• Dans l’étude de Calkhoven et al., (JACI 1989), on a étudié les IgE dirigés contre D.pteronyssinus et les IgE contre Der p I + II : certains sujets ont des IgE élevés contre D.ptero et n’en ont pas contre Der p I + II ; il doit donc y avoir d’autres allergènes que Der p I ou II pour jouer le rôle d’initiateur…

Premier message à garder en mémoire : chercher des allergènes initiateurs est potentiellement intéressant mais pas encore bien réalisé.

Deuxième message (hypothétique) 3 types d’allergènes sensibilisants :

• Protéines monomériques, les allergènes atopiques classiques (antigènes non conventionnels).
• Protéines oligomériques et autres antigènes conventionnels.
• Sensibilisateurs secondaires (à ne pas confondre avec les allergènes cross-réactifs non sensibilisants) : « L’IgE nourrit l’IgE ».

Importance des épitopes allergèniques dans la maladie allergique – Rudolf Valenta, Autriche

Les allergènes induisent et maintiennent l’allergie de type I.

La nature allergénique d’un antigène donné n’est déterminée ni par sa structure, ni par ses fonctions biologiques.

Les allergènes contiennent des épitopes IgE.

Les allergènes respiratoires contiennent essentiellement des épitopes conformationnels, comme les allergènes se liant au calcium (Ca binding allergens).

Si l’on supprime le calcium, le site de liaison se met en position « fermée », interdisant la liaison avec les IgE.

Déstructuration des épitopes IgE conformationnels : une stratégie de développement de vaccins hypoallergéniques.

Exemple de fragments de recombinant de Bet v 1 (AA 1-74 ; AA 75-160) :
En scindant la molécule en deux fragments, la perte de la conformation tridimensionnelle qui en résulte s’accompagne d’un manque d’IgE réactivité des deux fragments obtenus.

La réponse IgE mémoire :

L’exposition saisonnière aux allergènes de pollen renforce fortement la réponse systémique en IgE spécifiques vis-à-vis de cet allergène.

De plus, le contact avec l’allergène renforce l’IgE réactivité vis-à-vis d’un profile d’allergènes pré-établi.

Ceci a été vérifié pour un contact allergènes–muqueuse nasale (mais pas pour la voie dermique) qui augmente les niveaux d’IgE spécifiques.

Par ailleurs, l’exposition saisonnière aux allergènes n’induit pas de réponse primaire en IgM spécifiques de l’allergène.

Plusieurs travaux ont montré que cette réponse secondaire en IgE spécifiques de l’allergène ne dépend pas des cytokines et ne requiert pas l’aide des cellules T.

Des groupes de souris BALB/c ont été sensibilisées avec rPhl p 5 adsorbé sur hydroxyde d’aluminium à j0 et j21.
Un traitement par anti-CD154 et/ou CTL A41 a été donné au moment de la sensibilisation ou lors de la seconde immunisation.
Le résultat a été une inhibition de la sensibilisation allergique mais pas de l’allergie établie.

Mécanismes de l’inflammation allergique :

Le nombre d’épitopes IgE sur une molécule détermine l’intensité de la dégranulation de la cellule effectrice.

Cette étude (Gieras et al., JACI 2007) a également montré que le niveau d’IgE spécifiques déterminait la magnitude de la dégranulation des cellules effectrices.

La disposition des épitopes sur un allergène peut déterminer l’efficacité de l’activation des cellules effectrices.

La présentation de l’antigène IgE-dépendante est suivie d’une activation subséquente des cellules T spécifiques de l’allergène.

Mais l’activation des cellules T spécifiques de l’allergène et l’induction de l’inflammation allergique peuvent se produire indépendamment des IgE.

D’une manière générale, on peut dire que c’est plus l’exposition (voie et concentration) qui détermine la réponse plutôt que la structure et/ou la fonction des protéines.

Comprendre la réactivité croisée par la bioinformatique – Heimo Breiteneder, Autriche

Plusieurs types de réactivités croisées :

Le récepteur d’une cellule T spécifique de l’allergène se lie à un fragment peptidique similaire, résultant de la dénaturation d’allergènes homologues.

Les IgE spécifiques de l’allergène se lient à des allergènes homologues.

Réactivité croisée au niveau du récepteur de la cellule T :

Pourquoi la réactivité des cellules T est-elle importante ?

Une sub-population de patients (17/34) polliniques au bouleau avec eczéma atopique voient leur eczéma s’aggraver après provocation avec des aliments reliés au pollen de bouleau.

Dans les lésions cutanées de ces patients, on a mis en évidence une réponse cellulaire T spécifique du pollen de bouleau.

Des protéines alimentaires actives entrent dans la circulation et sont distribuées à travers le corps, y compris au niveau des sites cutanés.

Ces protéines peuvent causer une réponse immune médiée par les cellules T qui conduit à l’aggravation de l’eczéma atopique.

En pratique, une allergie alimentaire pertinente devrait être suspectée chez des adolescents et des adultes avec eczéma atopique qui sont sensibilisés au pollen, même sans réaction clinique immédiate aux aliments reliés au pollen.

Digestion gastro-intestinale et épitopes cellulaires T :

La dégradation gastro-intestinale des aliments du groupe Bet v 1 supprime la libération d’histamine mais pas la capacité d’activation des cellules T.

Ce n’est pas la même chose pour tous les aliments : Mald 1 et Cor a 1.04 sont toujours capables d’activer les cellules T spécifiques de Bet v 1 après digestion, tandis qu’Api g 1, l’allergène Bet v 1-like du céleri, ne le peut plus. (Etude de Schimek et al. JACI 2005).

Traitement thermique et épitopes cellulaires T.

Des allergènes alimentaires chauffés perdent leur capacité à induire le relarguage des médiateurs, mais gardent la même capacité d’activer les cellules T spécifiques de Bet v 1 que les protéines natives.

In vivo, l’ingestion d’aliments cuits du groupe pollen de bouleau n’a pas induit de syndrome oral mais a provoqué l’aggravation de l’eczéma atopique.

5 minutes à 100° suffisent pour détruire les liaisons Mal d 1–IgE.

TCR cross réactivité : conclusion

La consommation d’aliments du groupe pollen peut entraîner des symptômes cliniques (aggravation d’un eczéma atopique) mais provoque également un renforcement inapparent des réponses immunes spécifiques vis-à-vis du pollen.

Le résultat à long terme pourrait être un maintien des cellules T pollen-spécifiques aussi bien qu’un niveau accru durable des IgE spécifiques du pollen.

Prédiction bioinformatique des épitopes cellulaires T :

Un éventail de bases de données concernant des peptides se liant aux molécules MHC aussi bien que des programmes de prédiction de liaisons MHC sont disponibles sur le web.

Les modèles informatiques pour identifier les épitopes cellulaires T (similarité de séquence, motifs de liaison, modèles « hidden Markov », modelages moléculaires) ne viennent qu’en complément des expérimentations en laboratoire.

Au final, certains modèles de prédiction pour quelques allèles MHC sont raisonnablement performants tandis que d’autres ne le sont pas.

Réactivité croisée au niveau des IgE :

Le but est de prédire la capacité de liaison et/ou l’allergénicité de nouvelles protéines qui sont introduites dans le régime alimentaire humain.

Approches comparatives :

Identification de n’importe quelle courte séquence de 6-8 AA de la protéine étudiée qui correspond exactement à une séquence connue d’allergène (FAO/WHO 2001).

Comparaison de séquences avec FASTA ou BLAST pour trouver des convergences supérieures à 35% d’identité sur une fenêtre de 80 acides aminés.

Approche bioinformatique structurale pour identifier des simmilarités tridimensionnelles.

Selon la littérature, la majorité des syndromes de réactivité croisée IgE-médiés sont causés par des similarités structurelles des allergènes.

Stadler et ses collaborateurs ont développé un algorythme pour découvrir des motifs structuraux allergéniques.

Ils estiment que le nombre de structures protéiques vis-à-vis desquelles les humains peuvent produire des IgE est d’environ une centaine.

La base de données Allfam est une base de données sur les familles de protéines des allergènes.

Elle liste les familles de protéines renfermant des allergènes, la distribution d’allergènes par sources et voies d’exposition et fournit une aide dans l’établissement du risque de protéines nouvelles.

Elle utilise la classification de la base de données Pfam, basée sur des alignements de séquence vérifiés manuellement ainsi que sur des modèles hidden Markov.

Les méthodes de profile HMM permettent la prise en compte de conservations/insertions variables.

• 831 allergènes avec au moins des informations de séquence partielles.
• 695 membres allergéniques de familles de protéines connues.
• Alors qu’il y a 8975 familles de protéines dans Pfam.
• Et 182 familles de protéines qui contiennent des allergènes (2%).
• Et 94 familles contenant plus d’un allergène (1%).

Les 20 familles d’allergènes les plus importantes :

• Prolamines, profilines, EF hand domain, tropomyosines, cupines, Expansines C-terminales, Bet v 1 related proteins, PR-1 proteins, lipocalines, …

Avec moins de 20 familles, on couvre plus de 50% des allergènes.

Bet v 1 et homologues : ces allergènes illustrent que jusqu’à présent, les réactivités croisées observées sur le plan clinique, et basées sur les IgE, s’observent parmi les membres d’une même famille de protéines.

Le degré de cross-réactivité est directement corrélé au degré de similarité structurelle des allergènes.

L’étude des structures de surface est plus appropriée pour la prédiction de cross-réactivités que la simple comparaison de séquences.

L’Ig-réactivité croisée est une fonction de structures de surface accessibles aux anticorps.

En conclusion :

• La possibilité de se lier aux IgE n’est pas nécessairement corrélée à la capacité d’induire une synthèse d’IgE.
• L’allergénicité, c’est-à-dire la possibilité d’induire une synthèse de novo d’IgE ne peut être actuellement prédite avec notre niveau de connaissance.
• La cross réactivité IgE est plus accessible aux méthodes bioinformatiques.

Enfin, rappelons que la présence d’IgE cross réactives n’est pas nécessairement liée à des manifestations cliniques.

Effets sur l’allergénicité des différents process appliqués aux allergènes – Ronald Van Ree, Pays-Bas

L’allergénicité peut être interprétée de deux manières :

Potentiel de sensibilisation et d’induction de symptômes.
Potentiel d’induction de symptômes mais pas de sensibilisation.

Les produits allergisants sont soumis à différents types de process :

Pour les allergènes respiratoires :

• Vieillissement (stagnation dans la poussière de maison)
• Interaction avec l’environnement (par exemple les particules diesels.

Pour les aliments :

• Pré-gastronomie : Stockage, transport et conservation .
• Gastronomie : effraction des tissus, cuisine, boulangerie, rôtisserie, micro-onde, émulsification.
• Digestion : différentes étapes de protéolyse.

Cette communication va s’intéresser exclusivement aux aliments.

Effets de stockage des pommes sur Mal d 1 et Mal d 3.

Selon les types de stockage et leur durée, on a des variations importantes des teneurs en Mal d 1 et Mal d 3, le plus souvent dans le sens d’une augmentation.

Préservation des aliments :

• Traitement par la chaleur.
• Traitement par les hautes pressions.
• Traitement par des champs électriques pulsés.

Par exemple, en augmentant la chaleur, on peut avoir une perte graduelle de la structure secondaire : Après 90°C, on a une dimérisation d’Ara h 2.

En appliquant des hautes pressions à Ara h 2 à 20°C, on a de petits changements de la structure secondaire, sans oligomérisation.

La même augmentation de pression effectuée à 80°C met en évidence une conversion de l’hélice alpha (composant structural majeur de la protéine native) en béta. Ici encore pas de changement oligomérique.

L’application de champs électriques pulsés à Ara h 2 montre des changements possibles de la structure secondaire.

Mais il n’existe aucune donnée quant aux conséquences cliniques des différences d’allergénicité observées comme résultats de stockage et de méthodes de conservation.

Plus simplement, croquer dans une pomme s’accompagne d’une modification, dénaturation, dégradation avec comme conséquence un allergène modifié.

En pratique, Mal d 1 agrégé et oxydé ne réagit plus avec les IgE, à l’inverse de Mal d 1 intact.

En général, les aliments reliés à Bet v 1 ne survivent pas aux différents process.

Arachide rôtie : on a une augmentation des liaisons IgE et une stabilité accrue (réaction de Maillard).

Mais pas de données cliniques comparant arachide crue et rôtie.

Si on chauffe en présence de sucre, on a une stabilisation de certains allergènes (par exemple Mal d 3). Ce sont les travaux de A.Sancho et al., Allergy 2005.

Et si on chauffe 2H à 100°C, on a une expression répétée des pics de Mal d 3.

Allergie à la noisette : Skamstrup Hansen et al., Allergy 2003.

17 sujets de 14 à 65 ans, avec une histoire d’allergie à la noisette.

Réalisation de DBPCFC avec noisette crue et rôtie (40’ à 140°C).

On observe une diminution des syndromes oraux avec les noisettes rôties.

La stabilité à la pepsine a été étudiée :

Le pourcentage de liaison aux IgE d’un sérum avec des IgE contre Bet v 1 chute rapidement après exposition à la pepsine.

Il ne montre pratiquement aucun changement pour les LTP.

De même, les LTP ne sont pas affectées par la digestion gastro-duodénale.

Même chose pour Ara h 2 et Ara h 6, dont les capacités de liaison avec les IgE et plus généralement le potentiel d’allergénicité ne sont pas affectées par un traitement protéolytique.

La digestion gastrique d’Ara h 1 n’altère pas son allergénicité.

Dans toutes ces considérations, il manque un paramètre : l’effet matrice, capable de stabiliser certaines protéines.

En effet la matrice doit être cassée pour larguer l’allergène, alors que la protéine allergénique seule sera généralement diérée avant d’atteindre le système immun gastro-intestinal.

L’ensemble des process et des matrices peuvent affecter ce qui est présenté au système immunitaire.

Il y a plusieurs types de matrices : gel, émulsion, structures cellulaires, complexes.

Avec pour résultats l’agrégation ou l’association de molécules protéiques à un tel point qu’elles forment un réseau continu ou encore, une association de protéines avec d’autres molécules comme des lipides, des sucres ou des polysaccharides.

On peut ainsi avoir une adsorption de protéines à une interface huile-eau qui permet à la protéine de ne pas hydrolyser ses fragments peptidiques spécifiques.

Conclusion :

• Le stockage des aliments peut influencer l’allergénicité.
• Les étapes de préservation influencent la structure allergénique (mais très peu de preuves que cela se transpose dans des différences cliniques).
• Certains allergènes perdent leur allergénicité après simple effraction tissulaire.
• Certains allergènes sont stables, même soumis à des process poussés. Pour certains aliments, cela a été confirmé in vivo.
• Certains aliments survivent à la digestion gastro-intestinale, d’autres, non.
• Les effets matrices doivent être pris en compte.

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Allergènes des acariens – Wayne Thomas, Australie :

Qu’attendre de l’analyse de l’éventail des allergènes d’acariens ?

– Allergènes pour les extraits vaccinaux et désensibilisation.
– Des allergènes impliqués dans les exacerbations de l’asthme.
– Des allergènes localisés dans des endroits reculés.
– Allergènes des acariens et gale.

Cette étude Australienne a concerné 77 sujets allergiques et 32 non allergiques, screenés pour nDer p 1, rDer p 2, nDer p 3, nDer p 4, rDer p 5, rDer p 7, rDer p 8, rDer p 10, rDer p 20.

La région de Perth comporte quasi exclusivement des D.pteronyssinus avec quelques Euroglyphus maynei.

Les comparaisons des liaisons avec les IgE ont utilisé le pourcentage d’acariens dans les extraits (il dépend de l’extrait), et le pourcentage de la somme des spécificités (SOS : liaison allergène-IgE comme pourcentage de la somme des liaisons IgE-ensemble des allergènes).

Les liaisons IgE avec Der p 1 et Der p 2 versus SOS ont montré une forte corrélation, représentant 50% des liaisons, sauf dans les faibles concentrations.

Bonnes corrélations entre les liaisons IgE avec les allergènes « moyens » et les sommes Der p 1 + Der p 2 : en particulier, la corrélation était forte pour Der p 4, 5 et 7 avec 0-15% de la réactivité.

Les IgG 4 n’ont été retrouvés que chez les sujets allergiques et chez les allergènes se liant fortement avec les IgE.

Les adultes ont beaucoup moins d’IgG 4, tant en liaison qu’en prévalence.

Les IgG 1 ont été trouvées chez les sujets allergiques aux allergènes se liant fortement aux IgE et à des taux élevés chez les enfants.

Si l’on veut résumer les liaisons anticorps-allergènes :

– Les allergènes majeurs des groupes 1 et 2 se lient à 50% des IgE des réponses, élevées ou non, dirigées contre les acariens.
– Les allergènes dont le potentiel est moyen se lient à environ 30% des réponses totales des IgE.
– Les anticorps IgG 1 et IgG 4 (Th1 et Th2) sont retrouvés chez les personnes allergiques et ils se lient aux allergènes majeurs ainsi qu’aux allergènes à potentiel moyen.

Les taux d’IgG 1 et d’IgG 4 sont plus élevés chez les enfants que chez les adultes.

Il n’y a pas de preuves de réponses en anticorps des non allergiques ou de réponses aux allergènes mineurs.

Hiérarchie des allergènes des acariens selon leur capacité à se lier aux IgE :

– Forte capacité : Der p 1, Der p 2
– Capacité moyenne : Der p 4, 5, 7 (mais forte pour quelques individus dont les IgE se lient à ces allergènes comme les IgE d’autres sujets allergiques se lient aux allergènes à « forte capacité »).
– Faible capacité : Der p 3, 6, 8, 9, 10, 13, 16, 17, 20.
– Prévalence haute inconnue : Der p 11, 14, 15, 18.
– Inconnu : Der p 21, 22.

Les données ci-dessus sont des données issus de 9 études de Hales et al. JACI ; 117, 275-82, 2006 et déduites d’études comparatives.

Chez les enfants hospitalisés en urgence pour asthme, les liaisons IgE se font préférentiellement vers Der p 1 et Der p 2, comme chez les enfants stables cliniquement.

Les anticorps anti Der p 1 et anti Der p 2 sont aux mêmes taux chez les allergiques sans affection aiguë.

Par contre les taux d’IgG 1 et d’IgG 1 sont bien plus faibles que chez les enfants sans affection aiguë.

Les adultes ont, d’une manière générale, de faibles taux d’anticorps IgG.

Étude des IgE (dirigés contre les acariens) des membres d’une communauté indigène tropicale.

Les tests cutanés sont positifs vis-à-vis des acariens chez 26% des enfants et 40% des adultes.

L’asthme avait une prévalence de 15%.

On notait des taux élevés d’IgE dans un contexte d’antécédents parasitaires nombreux : Strongyloides stercoralis, Trichuris trichiura, Ancylostoma duodenale.

Avons-nous détecté des anticorps contre des allergènes cross-réactifs comme Der p 10 en Afrique (Westritschnig et al.) ou Der p 20 ?

Les IgE se lient à Der p 4 (amylase) et non avec Der p 1 ou 2 alors que le niveau moyen de Der p 1 dans la poussière de maison était de 6 microgramme/ gramme de poussière.

Les Aborigènes de Perth ont des IgE dirigés contre Der p 1 et 2 et pas vers Der p 4.

Les Aborigènes sont génétiquement hétérogènes.

Il n’y a pas d’anticorps anti Der p 1 et 2, pas de sensibilisation classique aux acariens en dépit de l’abondance de ces allergènes, ce qui est plutôt inhabituel.

Les anticorps IgG 4, typiques d’une allergie classique aux acariens, ne sont pas retrouvés.

Les parasites présents en Australie tropicale sont connus pour induire des réponses élevées en IgG 4 qui ne sont pas dirigées contre les parasites.

Il n’a pas non plus été mis en évidence d’anticorps contre les allergènes croisants Der p 10 et Der p 20.

Par contre on a des éléments de sensibilisation aux agents de la gale, aux moucherons et aux acariens de stockage.

Les territoires du nord des communautés aborigènes ont un taux de prévalence de 50% avec 25% de formes sévères, infectées avec des Streptocoques du groupe A , donnant des pourcentages élevés de glomérulonéphrites post streptococciques (PSGN).

Le Dr Shelley Walton, Menzies Institute Darwin, a étudié la cross-réactivité des anticorps anti acariens de la poussière de maison chez des patients présentant une gale.

Chez ces patients, on a mis en évidence des taux élevés d’IgE anti Der p 4 et Der p 20.

Les taux d’IgG 4 anti Der p 20 et, à un degré moindre envers d’autres allergènes, étaient élevés.

Les taux d’IgG 1 anti-Der p 4 et 20 (et contre d’autres allergènes) étaient élevés.

Les sera des personnes « seulement » exposées avaient des taux élevés d’IgE anti Der p 4, mais pas d’IgG 4 ou d’anticorps contre Der p 20, ce qui était similaire mais différent de la communauté de Kimberly.

Conclusion :

Les IgE et les IgG 4 anti-arginine kinase (groupe 20) et peut être les anticorps anti-amylase (groupe 4) sont des marqueurs d’une infestation scabieuse.

Le chat, un animal familier. Structure et fonction de ses allergènes – Hans Grönlund, Stockholm

Généralités :

Le chat en tant que source allergénique est présent un peu partout.

Ses allergènes proviennent des poils, de la salive et de l’urine.

La fréquence de l’allergie au chat est de 10 à 15% ; c’est une cause fréquente d’asthme.

En SDS-Page, on isole des bandes de poids moléculaires variés : 14.4, 20.1, 30, 43, 67 et 94 kDa.

Les allergènes du chat :

Fel d 2, la sérum albumine.

• Allergène mineur, reconnu par 10 à 30% des patients allergiques au chat.
• Son poids moléculaire est de 66kDa.
• Il réagit de façon croisée avec les albumines d’animaux variés.
• Marqueur diagnostic de l’évolution d’une atopie sévère ?

– Ohman et al, JACI, 1973
– Spitzauer S. et al. JACI, 1995
– Van Ree R. et al. JACI, 1999
– Reininger R. et al. CEA, 2003

Fel d 3, cystatine.

• Allergène mineur, reconnu par au moins 10% des patients allergiques au chat.
• Son poids moléculaire est de 11 kDa.
• Il s’agit d’inhibiteurs de protéase endogènes.

Cette molécule montre 80% d’identité de séquence avec la cystatine A, bovine et humaine.

– Ichikawa et al. CEA, 2001.

Fel d 4, lipocaline.

• Allergène majeur des chevaux, des lapins et des rongeurs.
• Poids moléculaire de 19 Da.
• C’est typiquement une petite protéine produite par le foie ou les glandes sécrétoires.

– Smith et al. CEA, 2004.

Fel d 5 et 6, immunoglobulines.

• Dans la salive : IgG, 0.10 mg/ml, IgA, 0.54 mg/ml, IgM, 0.13 mg/ml.
• Poids moléculaires : IgG, 150 kDa, IgA, 350 kDa, IgM, 0.8-1 MDa.

– Adedoyin J. et al. JACI, 2007.

IgA du chat versus CAP (en abscisse IgA en kU/l, et en ordonnée, e1 en kU/l) :

• Sur 81 patients, 31 (soit 38%) ont un CAP positif. (Adedoyin J. et al. JACI, 2007).

Les immunoglobulines sont cross réactives : les Ig M du chat sont corrélées aux IgM du chien, du cochon, du cheval et du lapin, etc… (r = 0.98-0.91). (Adedoyin J. et al. JACI, 2007).

Fel d 1, sécrétoglobine.

• Allergène majeur, reconnu par plus de 90% de patients allergiques au chat.
• Poids moléculaire de 35-38 kDa.
• Cross réactif !

Les anticorps IgE dirigés contre Fel d 1 sont ils un marqueur de l’asthme ?

– Ohman J. Immunol, 1974
– Chapman, J. Immunol, 1988
– Duffort, O.A., Mol Immunol, 1991
– Morgenstern, PNAS, 1991
– Griffith, Gene, 1992
– Kristensen, Biol Chem, 1997
– Van Ree, JACI, 1999
– Keating, Mol Immunol, 1995
– Bond, JF Mol Immunol, 1993
– Slunt, J.B., JACI 1995
– Grönlund H., JBC, 2003
– Kaiser, L JBC, 2003

Reininger R et al., Clin. Exp. Allergy, 2007, ont mis en évidence un allergène des phanères de chien qui cross réagit avec Fel d 1.

• Fel d 1 est une sécrétoglobine tétramère.
• Fel d 1 est un allergène se liant au Calcium (« calcium binding »)
• les cavités des sous unités constituantes de l’allergène sont différentes.
• Kaiser, L. et al. (Biol, 2007) va jusqu’à estimer qu’un stéroïde , qu’une progestérone, peut tenir dans cette cavité.

En terme de diagnostic, Fel d 1 versus extrait : on a une excellente corrélation.

Conclusions :
– Les extraits de phanères de chat contiennent environ 10 allergènes dont 6 sont caractérisés.
– Les IgE se lient à des structures carbohydrates cross réactives sur les IgA :IgM du chat.
– Fel d 1 serait un allergène se liant au calcium.
– Le recombinant rFel d 1 peut remplacer un extrait de phanères de chats.

Pollen perpétuel – Fatima Ferreira, Autriche :

Quelques définitions :

• Pollen : le mot pollen vient du grec palynos, qui signifie poussière.
• Il s’agit d’une poudre contenant des microgamétophytes (grains de pollens) qui transportent les gamètes mâles.
• Chaque grain de pollen contient une ou deux cellules génératives (les gamètes mâles) et une cellule végétative.

Pollen ou pollens ? Le mot pollen est un nom collectif ; c’est pourquoi on ne devrait pas utiliser le pluriel « pollens ».

On parle de grains de pollens.

• Perpétuel : continu, persistant, pérenne.
• pollen perpétuel, option 1 : pollen aéroporté dispersé tout au long de l’année.
• Les concentrations de pollen de l’atmosphère dépendent de facteurs climatiques / géographiques et de la saison de floraison.
• Il y a des fluctuations diurnes, saisonnières et annuelles.
• Les calendriers de pollens concernent pollen saisonnier et pollen pérenne.
  Les Urticaceae par exemple, sont saisonniers dans le sud-est de la Scandinavie et pérennes dans le sud de l’Italie.

Certaines plantes ont un pollen à dispersion pérannuelle et des localisations géographiques particulières.

Certaines Poacées (Lolium perenne, Paspalum notatum, Holcus lanatus, Anthoxantum odoratum, Sorghum halepense) dans certaines régions (Californie du Sud, Floride, Israël, Portugal, Sud de la France, Italie du Nord et du centre, Afrique du Sud, Australie).

Euphorbiacées (Ricinus communis, Mercurialis). Cf les enregistrements des comptes polliniques à Malaga de Garcia-Gonzales et al. de 1992 à 96, CEA.

Urticacées (Parietaria) :

Parietaria judaïca (aire méditerranéenne, Asie et pays d’Afrique bordant la méditerranée.

Parietaria officinalis : Italie du Nord, Centre de la France, Est de l’Europe.

Pour le genre Parietaria, également en Californie, Australie.

Les allergènes :

Poacées : Groupe 1 (béta-expansines), groupe 5 (alpha-protéines).

Euphorbiacées : Ric c 1, 2S albumine, Mer a 1, une profiline.

Urticacées : Par j 1, Par j 2, Par o 1 des LTP, Par j 3, une profiline.

En résumé de l’option 1 :

En raison de conditions climatiques dans certaines aires géographiques, certaines espèces de plantes allergéniques produisent du pollen tout au long de l’année.

Parmi ces plantes, les plus importantes sont certaines Poacées et des herbacées (Euphorbiacées et Urticacées).

Les allergènes perannuels en cause sont le groupe 1 des Poacées (béta-expansines) et le groupe 5 ainsi que les LTP des pariétaires.

Pollen perpétuel, option 2 : Allergènes cross réactifs de pollens atmosphériques produits de façon saisonnière.

Prenant l’exemple de l’Europe centrale, on peut distinguer une saison des pollens d’arbres, des pollens de Graminées et des herbacées.

Le concept de famille d’allergènes :

Les protéines sont regroupées en familles si elles ont au moins 30% d’identité ou si leur fonctions et leurs structures sont très semblables dans le cas ou leur identité de séquence est inférieure à 30%.

– Breiteneder et Ebner, JACI, 2000
– Breiteneder et Radauer, JACI, 2004
– Jenkins et al. JACI, 2005
– Radauer et Breiteneder JACI, 2006

Les principales familles d’allergènes polliniques par ordre de fréquence selon Radauer et Breiteneder, JACI 2006 :
– Expansines C-terminal : 26% (du nombre d’allergènes)
– Profilines : 21%
– EF hand : 14%
– Expansines N-terminal : 14%
– Ole e 1-like : 9%
– Pectate lyase : 9%
– Bet v 1 like : 8%
– Ribonucléase : 8%
– FAD binding : 7%
– Glycolsyl hydrolase 28 : 7%
– Thaumatin-like : 6%
– Prolamines : 4%
– Amb V : 3%
– Isoflavone réductases : 2%
– X8 domaines : 2%
– SCP-like (PR-1) : 2%
– Invertase inhibiteurs : 1%
– Plastocyanines-like : 1%
– Glycosyl hydrolases 17 : 1%
– Gamma-thionines : 1%
– Proteines kinases : 1%
– Enolases : 1%
– Cystatines : 1%
– Cyclophilines : 1%
– Cu/Zn-SOD : 1%
– Chitinases de classe I : 1%
– Chitine-binding : 1%
– WW domains : 1%
– Hsp70 : 1%
– inconnues : 2%

Les 11 premières familles représentent 82% des allergènes polliniques.

Familles structurelles d’allergènes :

La similarité structurelle est la base moléculaire des réactivités croisées.

Les allergènes peuvent être classés en 28 groupes de protéines cross-réactives :

6 groupes de pathogenesis-related proteins (PRs)
11 groupes d’enzymes diverses (protéases, enzymes glycolytiques,…)
Autres : protéines de transport, inhibiteurs des protéases, protéines de régulation et de structure. (Ferreira, Hawranek, Gruber, Wopfner, Mari Allergy 2004).

Ces protéines se retrouvent dans les pollens d’arbres, de Graminées et d’autres herbacées.

Exemple des profilines, protéines se liant à l’actine.

Ce sont des pan-allergènes.

Structure : protéines alpha et béta.

Folding (conformation spatiale) : 2 hélices alpha et 5 feuillets anti-parallèles

– Profilines des pollens d’arbres : Bet v 2, Car b 2, Cor a 2, Fra e 2, Ole e 2, Pho d 2.
– Profilines des pollens de Graminées : Cyn d 12, Lol p 12, Ory s 12, Phl p 12, Poa p 12, Zea m 12.
– Profilines des pollens d’herbacées : Amb a 8, Art v 4, Che a 2, Hel a 2, Mer a 1, Par j 3

Les polcalcines : protéines polliniques se liant au calcium.

Structure : ce sont toutes des protéines alpha.

Folding : EF-hand-like, hélice-boucle-hélice.

– Polcalcines des pollens d’arbres : Aln g 4, Bet v 3, Bet v 4, Fra e 3, Jun o 4, Ole e 3, Ole e 8, Syr v 3.
– Polcalcines des pollens de Graminées : Phl p 7, Cyn d 7, Phl p 7.
– Polcalcines des pollens d’herbacées : Amb a 9, Amb a 10, Art v 5, Che a 3.

Ole e 1-like : inhibiteurs de la trypsine.

Structure : ce sont toutes des protéines béta.

– Ole e 1-like des pollens d’arbres : Fra e 1, Lig v 1, Ole e 1, Syr v 1.
– Ole e 1-like des pollens de Graminées : Lol p 11, Phl p 11.
– Ole e 1-like des pollens d’herbacées : Che a 1, Pla l 1, Sal k 1.

Protéines non spécifiques de transfert des lipides, ns LTP (PR-14) :

Protéines monomériques de 7-9 kDa

Structure : paquet d’hélices alpha contenant 4 ponts disulfures.

– nsLTP des pollens d’arbres : Ole e 7, Pla a 3
– nsLTP des pollens de Graminées : Zea m 14, ? ? ?...
– nsLTP des pollens d’herbacées : Art v 3, Hel a 3, Amb a 6, Par j 1, Par j 2, Par o 1.

Résumé de l’option 2 :

Le clonage cDNA et la détermination des structures 3D ont rendu possible le regroupement des allergènes en familles partageant des propriétés structurelles et fonctionnelles.

Le regroupement d’allergènes en familles aide à interpréter les profils de réactivité et est de la plus haute pertinence pour l’allergologue clinicien.

Les allergènes cross-réactifs des pollens d’arbres, de Graminées et d’autres herbacées (allergènes perpétuels !) appartiennent à la famille des profilines, polcalcines, nsLTP et Ole e 1-like.

Après tout, les moisissures sont bien des allergènes ? Reto Crameri, Davos

Un allergène recombinant est une protéine capable de déclencher des réactions de type I par l’intermédiaire d’une séquence d’une protéine se liant aux IgE par expression hétérologue.

Les différentes étapes : cloning, expression du recombinant et purification.

Il y a une grosse différence entre un extrait, habituellement nommé « allergène » en pratique clinique et un allergène du point de vue du biologiste moléculaire.

Les extraits sont-ils standardisés ? Prenons l’exemple d’Aspergillus fumigatus et comparons les réactivités cutanées à ces extraits de 5 patients :

Patients	ALK	Allergopharma	Bencard	DPC
1	-	-	-	+
2	-	+	+	-
3	+	-	-	+
4	+	-	-	-
5	-	-	+	+

(Etude de Nikolaizik et al., Int. Arch. Allergy Immunol. 1996.)

Si l’on reprend un article récent paru dans le JACI en Février 2007 (Chapman MD. Pomes A. Breiteneder H. Ferreira F.) On s’aperçoit que les moisissures brillent par leur absence…

« La plupart des allergènes majeurs des acariens, phanères animales, pollens, insectes et aliments ont été clonés et plus de 40 structures tridimensionnelles figurent dans la base de données. »

Le reste de l’exposé fait le point sur quelques travaux récents, portant notamment sur les cyclophilines, leurs identités de séquence et leurs activités enzymatiques.

L’ensemble soulignant l’importance du chemin restant à parcourir en matière de moisissures.

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