WO2010112707A1 - Utilisation vaccinale d'un fragment d'adhesine de bartonella - Google Patents

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bartonella
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bada
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Muriel Taussat
Violaine Cotte
Danielle Le Rhun
Henri-Jean Boulouis
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Institut National De La Recherche Agronomique
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    • C07ORGANIC CHEMISTRY
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    • C07K14/00Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof
    • C07K14/195Peptides having more than 20 amino acids; Gastrins; Somatostatins; Melanotropins; Derivatives thereof from bacteria
    • AHUMAN NECESSITIES
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    • A61K39/00Medicinal preparations containing antigens or antibodies
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    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
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    • A61P37/02Immunomodulators
    • A61P37/04Immunostimulants

Definitions

  • the present invention relates to the use of a bartonnel adhesin fragment for the preparation of vaccines.
  • Bartonella are gram-negative bacteria that infect different mammals, including humans. Twenty-five species of bartonnelles have been described at present, including fourteen pathogens for humans and animals. They are facultative intracellular bacteria, with predominantly intra-erythrocytic tropism.
  • Bartonella species has a natural reservoir host, in which it induces long-term bacteremia.
  • This reservoir allows the pathogen to proliferate, and is a source of long-term infection.
  • infection in the natural reservoir remains asymptomatic.
  • B. bacilliformis and B. quintana in humans, which is their natural reservoir.
  • Bartonella can also infect so-called accidental hosts.
  • accidental hosts the bacterium does not induce bacteremia detectable in the long run, but is often the cause of clinical manifestations.
  • the transmission of Bartonella from one host to another occurs primarily through blood-sucking arthropod vectors, including sandflies, lice, fleas and ticks.
  • arthropod vectors including sandflies, lice, fleas and ticks.
  • Bartonella bacilliformis responsible for Oroya fever
  • Bartonella quintana responsible for trench fever
  • Bartonella henselae the main causative agent of cat scratch disease (CMD).
  • CMD cat scratch disease
  • B. henselae is the most important in terms of numbers of human cases.
  • the contamination of humans (accidental host) from the cat (natural reservoir host) is mainly through infected arthropod faeces inoculated either by bite or scratch, or by rubbing the eye after stroking.
  • a cat oculo-ganglionic syndrome of Parinaud
  • MGC is a mild disease.
  • lymphadenopathy that can persist for several months and can evoke lymphoma, reticulosarcoma or other tumor diseases. Unusual clinical manifestations much more serious are observed in 10% of cases.
  • B. henselae infection results in severe clinical forms such as bacillary angiomatosis or bacillary peliosis.
  • B. henselae infection in the reservoir host.
  • treatment of infections remains random and usually does not allow for permanent eradication of the bartonella.
  • Preventive measures consist mainly of controlling arthropod vectors, mainly to prevent the infection of reservoir hosts. Indeed, at present, there are no effective vaccines.
  • immunodominant antigens of B. henselae inducing a strong immune response have been identified, this response does not appear to be sufficient to prevent the persistence of bacteremia (CHENOWETH et al., Infection and Immunity, 72, 3097-3105, 2004 ). The mechanisms of this persistence are currently poorly understood.
  • the bartonella colonize a primary niche that could be vascular endothelial cells or hematopoietic progenitor cells.
  • the bacteria remain in this niche for about 5 days, during which they become competent to induce bacteremia, then colonize the blood, where they bind to the erythrocytes, penetrate, multiply and persist until the natural death infected red blood cell. This mode of infection would allow them to escape the immune response of the host.
  • the molecular mechanisms of red blood cell infection are very little known. Two loci have been identified, encoding proteins that appear to have a role in the association of Bartonella with erythrocytes. The first is the ialB gene.
  • the second comprises an operon encoding a type IV secretion system, whose role in Bartonella adhesion to red blood cells has recently been suggested (DEHIO, CeIl Microbiol, 10, 1591-1598, 2008).
  • genes related to the early stage of infection and / or interactions with endothelial cells have been identified. These are mainly the genes encoding the VirB / D4 type IV secretion system, a set of proteins found in many intracellular Gram-negative bacteria that are involved in the transport of effector molecules (proteins, peptides, DNA) the bacterium to the eukaryotic target cell (CHRISTIE et al, Annu Rev Microbiol 59, 451-85, 2005).
  • this type IV secretion system allows the release of effector proteins (Bep for Bartonella-effector Proteins) in the cytoplasm of infected endothelial cells, and is responsible for most of the phenotypes associated with Bartonella cell invasion (SCHMID et al, Mol Microbiol, 52, 81-92, 2004 DEHIO, Microbiol, 10, 1591-1598, 2008).
  • the heat shock protein GroEL is also secreted by Bartonella and plays a role in the activation and proliferation of endothelial cells (SMITHERMAN & MINNICK, Ann NY Acad Sci, 1063, 286-298, 2005).
  • Trimeric autotransporter adhesins which are related to Yersinia adhesin YadA, also have an essential role in the adhesion of the bacterium to endothelial cells, and in the induction of vasoproliferation. These adhesins have been demonstrated in B. quintana (Vomp, for Variable Outer Membrane Protein, VompA: GenBank AAU 14841, VompB: GenBank AAU14842, VompC: GenBank AAU14839, VompD: GenBank AAU14838, ZHANG et al., Proc Natl Acad Sci USA , 101, 13630-13635, 2004), in B.
  • B. vinsonii arupensis Brp, for Bartonelle Repeat Protein, BrpA: GenBank AAU44779, BrpB: GenBank AAU44778, BrpC: GenBank AAU44777, GILMORE et al., Infect Immun, 73, 3128-3136, 2005
  • B. bacilliformis BadA, GenBank NC 008783.1
  • B. tribocorum BadA, GenBank NC 010161.1, Saenz et al., 2007).
  • TAAs Bartonella TAAs share the same head-stem-anchor structure characteristic of TAAs (SZCZESNY & LUPAS, Bioinformatics, 24, 1251-1256, 2008).
  • This structure which is shown diagrammatically in FIG. 1, is composed of an extracellular "head” carried by a repetitive "stem” module, the assembly being anchored in the bacterial membrane by an anchoring domain.
  • the head represents the major functional domain of the protein, responsible in particular for adhesion to the target cells; the stem allows the presentation of the head outside the cell membrane, and the anchoring domain allows the export of the adhesin, and its attachment to the bacterial surface once the export made.
  • the anchoring domain is very conserved in the TAAs at the primary sequence level, and represents a characteristic signature of this family.
  • the head and stem domains differ much more from one TAA to another in their primary sequence, but nonetheless have common structural characteristics to identify them.
  • TAAs have a role in bacterial autoagglutination, in vitro adhesion of the bacterium to vascular endothelial cells and collagen, in pro-angiogenic re-programming via activation of transcription factor HIF-I (Hypoxia inducible factor), and in induction of bacteremia (ZHANG et al, 2004, RIESS et al, 2004, cited above, MACKICHAN et al., Infect Immun 76, 788-795 2008). It has also been shown that the "head" domain plays a crucial role in these virulence functions (Kaiser et al., Cell Microbiol, 10, 2223-2234, 2008).
  • the inventors have identified in Bartonella birltesii, a species that infects the mouse, a gene (hereinafter called BadA) encoding a homologous TAA of TAAs Vomp AD of B. quintana, BadA of B. henselae, and Brp of B. vinsonii. arupensis. They found that the BadA protein encoded by this gene was essential for the induction of bacteremia in mice. They further showed that while wild strains of B. birtlesii were resistant to the complement of their natural reservoir host (mouse), inactivation of the BadA gene made B. birtlesii susceptible to mouse complement.
  • BadA a gene encoding a homologous TAA of TAAs Vomp AD of B. quintana, BadA of B. henselae, and Brp of B. vinsonii. arupensis. They found that the BadA protein encoded by this gene was essential for the induction of bacteremia in mice
  • Complement activation is a defense of the body to eliminate bacteria that circulate in the blood.
  • the subject of the present invention is a polypeptide comprising the stem domain and the anchoring domain of a Bartonella trimeric autotransporter adhesin with anti-complementary activity, and lacking the head domain of said adhesin, and its use as a medicament.
  • the subject of the present invention is the use of a polypeptide comprising the stem domain and the anchoring domain of a Bartonella trimeric autotransporter adhesin with anti-complementary activity and without the head domain of said adhesin. for obtaining an immunogenic composition inducing antibodies which inhibit said anti-complementary activity.
  • said polypeptide is chosen from:
  • the stem domain and the anchoring domain of a trimeric autotransporter adhesin can be easily identified by those skilled in the art from the available polypeptide sequence of said adhesin, by bioinformatic methods known per se, in particular at the using the daTAA specialized annotation server (SZCZESNY & LUPAS, 2008, supra).
  • the stem domain corresponds to amino acids 1-1305, and the amino acid anchoring domain 1306-1393 of the polypeptide SEQ ID NO: 1; in the case of the B. henselae BadA protein, the stem domain corresponds to amino acids 357-1637 and the amino acid anchoring domain 1638-1725 of the GenBank YP 033004 polypeptide;
  • the polypeptide used may be derived from a trimeric autotransporter adhesin of the Bartonella species which it is desired to inhibit the anti-complementary activity. However, it could also be from another species. Indeed, there are antigenic cross-reactions at the stem-anchoring regions of TAAs from different Bartonella species, which reflect, despite the differences that may exist in the primary sequences of these regions, their relationship to secondary structures and tertiary. According to a preferred embodiment of the present invention said polypeptide is used to obtain an an ⁇ -Bartonella vaccine.
  • said vaccine is intended to prevent the establishment of bacteremia by a Bartonella species in a host in addition to which said species is resistant.
  • EXAMPLE 1 EVIDENCE OF THE EXISTENCE OF COMPLEMENT RESISTANCE IN BARTONELLA SP.
  • B. chomelii A 828 T , CIP 107869 ⁇
  • B. clarridgeiae ATCC 51734 T
  • B. elizabethae ATCC 49927 T
  • B. henselae Houston-I G5436 T , ATCC 49882 T
  • B. quintana B. chomelii (A 828 T , CIP 107869 ⁇ )
  • B. clarridgeiae ATCC 51734 T
  • B. elizabethae ATCC 49927 T
  • B. henselae Houston-I G5436 T , ATCC 49882 T
  • the blood of the animal species used in the various tests was taken from OFl mice (Charles River Laboratories), rabbits (ENVA pet shop), dogs (Reproductive Service, ENVA), cats (CRBM, ENVA) and humans (INTS, anonymous donors). After collection, the blood is placed at 4 ° C until coagulation. The serum is separated by centrifugation at 2000g for 10 min, aliquoted and stored at -80 ° C until use. For each serum, the presence of hemolytic complement activity was confirmed by a haemolysis test based on the use of sheep erythrocytes and sheep anti-erythrocyte serum. For resistance or complement sensitivity tests, a sample was thawed in ice and immediately used. Serum without additional activity was prepared by incubation at 56 ° C for 30 min.
  • Bacteria are considered complement-sensitive when the number of CFUs after incubation in decomplemented serum is at least 100-fold greater than the number obtained after incubation in serum containing active supplement. Each test was repeated three times.
  • B. birtlesii, B. henselae and B. vinsonii subsp. arupensis are resistant to both the complement of their reservoir host (mice for B. birtlesii and B. vinsonii subsp arupensis, cat for B. henselae) and their non-permissive hosts.
  • B. quintana and B. vinsonii subsp berkhoffii are serum-resistant in their reservoir host (Man for B. quintana and dog for B. vinsonii subsp berkhoffii) and resistant or serum-sensitive to non-permissive hosts.
  • B. clarridgeiae and B. alsatica are sensitive to the complement of their reservoir host, respectively the cat and the rabbit.
  • Mutants of B. birtlesii (7OD12, A4 and 5D10) having lost the ability to induce bacteremia in the mouse were identified in a mutant library obtained by random mutagenesis by insertion of a tagged transposon (MAVRIS et al. , Ann NY Acad Sci, 1063, 312-314, 2005).
  • the 7OD12 mutant contains a mutation in a gene homologous to B. henselae's BadA autotransporter trimeric adhesin; mutant A4 contains a mutation in gene encoding an adhesin, and mutant 5D10 contains a mutation in a gene encoding an IaIB (Invasion associated locus B) protein.
  • IaIB Invasion associated locus B
  • mice Eight OF1 mice were infected intravenously with an inoculum of 5 ⁇ 10 7 CFU wild B. birtlesii (B. birtlesii WT) or 70D12 mutant.
  • a blood sample was taken at the caudal vein on days 3, 4, 5, 6, 7, 10, 14, 21 after inoculation. Twenty microliters of blood was plated on blood agar plates and the colonies counted after 10 days of incubation at 35 ° C in a 5% CO 2 atmosphere.
  • the mutant 12 is not detected in the blood before the ⁇ eme 6 days postinfection. From the 6 th day and until at least 14 days after infection, the mutant is present in the blood at very low concentrations compared to that of the wild strain. After 21 days of inoculation, no bacterium is detected in the blood of mice for the 7OD12 mutant. This mutant is therefore impaired in its ability to induce persistent bacteremia in mice.
  • B. birtlesii WT, or B. henselae were suspended in PBS at a concentration of 10 9 CFU / mL for 1 h at 35 ° C. The suspensions were then centrifuged at 14,000 g for 15 min. Twenty microliters of supernatant were added to 70 ⁇ l of mouse serum containing active complement, or decomplemented serum. Ten microliters of suspension of mutant 70D12 (10 9 CFU / ml) were then added to 90 ⁇ l of the mixture of serum +/- complement / supernatant in a plate.
  • the results are shown in FIG. 4.
  • the test conditions are indicated on the abscissa, and the number of CFU / ml on the ordinate.
  • the number of CFU of mutant 7OD 12 is similar to that of the wild-type strain.
  • the survival in the presence of complement of mutant 7OD 12 is restored by the culture supernatant, whether from B. birltesii or B. henselae.
  • the sequence encoding the stem-anchoring region of the B. birltesii BADA protein was amplified by PCR from 5 .mu.l of a genomic DNA suspension of a wild B. birtlesii strain, using the primers following:
  • BA-F 5'-CACCTTTACTAAGCCAACCTATGAAT-3 '(SEQ ID NO:
  • BA-R S ' ' TTTCAGCCTCAGAGTAATTCCTGC-3 '(SEQ ID NO: 3).
  • the PCR conditions are as follows: an initial denaturation step at 98 ° C for 2 min, followed by 30 cycles comprising 10s of denaturation at 98 ° C, 30s of hybridization at 58 ° C, and 3 min of extension at 72 ° C; and an extension step at 72 ° C for 10 minutes.
  • Each amplification was carried out in a total volume of 50 .mu.l with 0.5 mol / L of each primer, 200 .mu.M of each dNTP, 10 .mu.l of buffer 5x Phusion ® HF, 1 U of Phusion DNA polymerase ® (Finnzymes, Espoo, Finland Five microliters of a genomic DNA suspension of B. birtlesii WT were amplified. The amplification product was cut from the agarose gel and purified with the kit NucleoSpin Extract II ® (MACHEREY-NAGE1, Duren, Germany) and sequenced.
  • This product encodes a polypeptide of 1393 amino acids, the sequence of which is represented in the attached sequence listing under the number SEQ ID NO: 1.
  • the PCR product was inserted into the pET-TOPO ® vector.
  • B. birtlesii is sufficient to restore the complement resistance of the 7OD12 mutant.
  • B. birtlesii WT (10 ⁇ l of a 0.5 OD bacterial suspension

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Abstract

L'invention est relative à l'utilisation du domaine tige et du domaine d'ancrage d'une adhésine autotransporteur trimérique de Bartonella pour la vaccination contre les infections à bartonelles.

Description

UTILISATION VACCINALE D'UN FRAGMENT D'ADHESINE DE BARTONELLA
La présente invention est relative à l'utilisation d'un fragment d'adhésine de bartonnelle pour la préparation de vaccins. Les bartonnelles {Bartonella) sont des bactéries à Gram-négatif, qui infectent différents mammifères, dont l'homme. Vingt-cinq espèces de bartonnelles ont été décrites à l'heure actuelle, dont quatorze pathogènes pour l'homme et les animaux. Ce sont des bactéries intracellulaires facultatives, à tropisme principalement intra-érythrocytaire.
Chaque espèce de Bartonella possède un hôte réservoir naturel, chez lequel elle induit une bactériémie au long cours. Ce réservoir permet à l'agent pathogène de proliférer, et représente une source d'infection à long terme. Dans un grand nombre de cas, l'infection chez le réservoir naturel demeure asymptomatique. Cependant, elle peut parfois induire une affection grave, comme c'est par exemple le cas pour B. bacilliformis et B. quintana chez l'homme, qui constitue leur réservoir naturel. Au cours de leur cycle, les Bartonella peuvent également infecter des hôtes dits accidentels. Chez ces hôtes accidentels, la bactérie n'induit pas de bactériémie détectable au long cours, mais est souvent à l'origine de manifestations cliniques. La transmission des Bartonella d'un hôte à un autre s'effectue essentiellement par l'intermédiaire d'arthropodes hématophages vecteurs, notamment des phébotomes, des poux, des puces et des tiques. Parmi les espèces pathogènes pour l'homme on citera notamment
Bartonella bacilliformis, responsable de la fièvre d'Oroya, Bartonella quintana, responsable de la fièvre des tranchées, et Bartonella henselae, principal agent causal de la maladie des griffes du chat (MGC). B. henselae est la plus importante en termes de nombres de cas humains. La contamination de l'homme (hôte accidentel) à partir du chat (hôte réservoir naturel) s'effectue principalement par l'intermédiaire de déjections d'arthropodes infectés inoculées soit par morsure ou griffure, soit par frottement de l'œil après avoir caressé un chat (syndrome oculo-ganglionnaire de Parinaud). Sous sa forme classique, la MGC est une affection peu grave. Elle se manifeste par une adénopathie pouvant persister plusieurs mois et qui peut faire évoquer un lymphome, un réticulo- sarcome ou d'autres maladies tumorales. Des manifestations cliniques inhabituelles beaucoup plus graves sont observées dans 10 % des cas. En outre, chez les individus immunodéprimés, l'infection à B. henselae se traduit par des formes cliniques graves telles que l'angiomatose bacillaire ou la péliose bacillaire.
Chez l'homme, les traitements de la MGC actuellement disponibles reposent sur l'administration d'antibiotiques (érythromycine et doxycycline, éventuellement utilisées en association avec de la rifampicine ou de la gentamicine), pendant une longue durée. Ces traitements ne permettent toutefois pas toujours de raccourcir la durée d'évolution de la maladie, et il ne doivent être utilisés que dans les cas graves.
Pour prévenir la transmission à l'homme, il a été envisagé de traiter l'infection à B. henselae chez l'hôte réservoir. Toutefois, de traitement des infections demeure aléatoire et ne permet généralement pas une éradication définitive des bartonelles. Les mesures préventives consistent essentiellement à lutter contre les arthropodes vecteurs, principalement afin de prévenir l'infection des hôtes réservoirs. En effet, à l'heure actuelle, il n'existe pas de vaccins efficaces. Bien que des antigènes immunodominants de B. henselae induisant une forte réponse immunitaire, aient été identifiés, cette réponse n'apparaît pas suffisante pour prévenir la persistance de la bactériémie (CHENOWETH et al., Infection and Immunity, 72, 3097-3105, 2004). Les mécanismes de cette persistance sont actuellement mal connus. Selon le modèle le plus généralement admis, il semble qu'immédiatement après l'infection, les bartonelles colonisent une niche primaire qui pourrait être les cellules endothéliales vasculaires ou les cellules progénitrices hématopoïétiques. Les bactéries restent dans cette niche pendant environ 5 jours, au cours desquels elles deviendraient compétentes pour induire une bactériémie, puis colonisent le sang, où elles se lient aux érythrocytes, y pénètrent, s'y multiplient et y persistent jusqu'à la mort naturelle du globule rouge infecté. Ce mode d'infection leur permettrait d'échapper à la réponse immunitaire de l'hôte. Les mécanismes moléculaires de l'infection des globules rouges sont très peu connus. Deux loci ont été identifiés, codant des protéines qui semblent avoir un rôle dans l'association de Bartonella avec les érythrocytes. Le premier est le gène ialB. En l'absence de production de la protéine qui lui est associée, l'efficacité d'invasion des érythrocytes par B. bacilliformis est diminuée de 50% (COLEMAN et al, Infect Immun, 69, 4373-4381, 2001). Le second comprend un opéron codant un système de sécrétion de type IV, dont le rôle dans l'adhésion de Bartonella aux globules rouges a été récemment suggéré (DEHIO, CeIl Microbiol, 10, 1591-1598, 2008).
La majorité des études réalisées sur l'identification de la niche primaire se focalisent sur l'interaction des Bartonella avec les cellules endothéliales. Cet intérêt particulier est dû à la capacité des Bartonella à induire une vasoprolifération.
Plusieurs gènes, en relation avec l'étape précoce de l'infection et/ou les interactions avec les cellules endothéliales, ont été mis en évidence. Il s'agit principalement des gènes codant le système de sécrétion de Type IV VirB/D4, ensemble de protéines présentes chez de nombreuses bactéries Gram-négatif intra-cellulaires qui sont impliquées dans le transport de molécules effectrices (protéines, peptides, ADN) de la bactérie vers la cellule cible eucaryote (CHRISTIE et al, Annu Rev Microbiol 59, 451-85, 2005). Chez Bartonella, ce système de sécrétion de type IV permet la libération de protéines effectrices (Bep pour Bartonella-effector Proteins) dans le cytoplasme des cellules endothéliales infectées, et est responsable de la plupart des phénotypes associés à l'invasion des cellules par Bartonella (SCHMID et al, Mol Microbiol, 52, 81-92, 2004 ; DEHIO, CeIl Microbiol, 10, 1591-1598, 2008). La protéine de choc thermique GroEL est aussi sécrétée par Bartonella et joue un rôle dans l'activation et la prolifération des cellules endothéliales (SMITHERMAN & MINNICK, Ann N Y Acad Sci, 1063, 286-298, 2005).
Des adhésines autotransporteurs trimériques (trimeric autotransporter adhesins :TAAs), apparentées à l'adhésine YadA de Yersinia, ont également un rôle essentiel dans l'adhésion de la bactérie aux cellules endothéliales, et dans l'induction de la vasoprolifération. Ces adhésines ont été mises en évidence chez B. quintana (Vomp, pour Variable Outer Membrane Protein ; VompA :GenBank AAU 14841 ; VompB : GenBank AAU14842 ; VompC : GenBank AAU14839 ; VompD : GenBank AAU14838 ; ZHANG et al, Proc Natl Acad Sci U S A, 101, 13630-13635, 2004), chez B. henselae (BadA, pour Bartonella Adhesin A ; GenBank AAT69970 ; RIESS et al, J Exp Med 200, 1267-1278, 2004), chez B. vinsonii arupensis (Brp, pour Bartonelle Repeat Protein ; BrpA : GenBank AAU44779 ; BrpB : GenBank AAU44778 ; BrpC : GenBank AAU44777 ; GILMORE et al., Infect Immun, 73, 3128-3136, 2005), chez B. bacilliformis (BadA ;GenBank NC 008783.1), et chez B . tribocorum (BadA ; GenBank NC 010161.1, Saenz et al., 2007).
Les TAAs de Bartonella ont en commun la même structure « tête-tige- ancrage », caractéristique des TAAs (SZCZESNY & LUPAS, Bioinformatics, 24, 1251- 1256, 2008). Cette structure, qui est schématisée sur la Figure 1, est composée d'une « tête » extracellulaire portée par un module répétitif « tige », l'ensemble étant ancré dans la membrane bactérienne par un domaine d'ancrage. La tête représente le domaine fonctionnel majeur de la protéine, responsable notamment de l'adhésion aux cellules cibles ; la tige permet la présentation de la tête à l'extérieur de la membrane cellulaire, et le domaine d'ancrage permet l'export de l'adhésine, et son attachement à la surface bactérienne une fois l'export effectué. Le domaine d'ancrage est très conservé chez les TAAs au niveau de la séquence primaire, et représente une signature caractéristique de cette famille. Les domaines tête et tige divergent beaucoup plus d'une TAA à l'autre quant à leur séquence primaire, mais possèdent néanmoins des caractéristiques structurelles communes permettant de les identifier.
Chez les Bartonella, il a été montré que les TAAs ont un rôle dans l' autoagglutination bactérienne, dans l'adhésion in vitro de la bactérie aux cellules endothéliales vasculaires et au collagène, dans la re-programmation pro-angiogénique via l'activation du facteur de transcription HIF-I (Hypoxia inducible factor), et dans l'induction de la bactériémie (ZHANG et al, 2004, RIESS et al, 2004, précités ; MACKICHAN et al., Infect Immun 76, 788-795 2008). Il a également été montré que le domaine « tête » jouait un rôle crucial dans ces fonctions de virulence (KAISER et al., CeIl Microbiol, 10, 2223-2234, 2008). Les Inventeurs ont mis en évidence chez Bartonella birltesii, espèce infectant la souris, un gène (dénommé ci-après BadA) codant pour une TAA homologue des TAAs Vomp A-D de B. quintana, BadA de B. henselae, et Brp de B. vinsonii arupensis. Ils ont constaté que la protéine BadA codée par ce gène était essentielle à l'induction de la bactériémie chez la souris. Ils ont en outre montré qu'alors que des souches sauvages de B. birtlesii étaient résistantes au complément de leur hôte réservoir naturel (la souris), l'inactivation du gène BadA rendait B. birtlesii sensible au complément de souris. Ils ont recherché quelle était la région de la protéine BadA responsable de son activité anti-complémentaire, et ont constaté qu'il s'agissait de la région tige-ancrage. Ils ont enfin constaté qu'un polypeptide recombinant « tige-ancrage » était immunogène, que des anticorps dirigés contre ce polypeptide inhibaient in vivo l'activité anticomplémentaire de la protéine BadA, et que l'immunisation de souris à l'aide de ce polypeptide induisait in vivo une inhibition de la bactériémie, et une protection des animaux contre l'infection par B. birtlesii.
L'activation du complément est un moyen de défense de l'organisme pour éliminer les bactéries qui circulent dans le sang. La résistance de B. birtlesii au complément, et le fait que l'abolition de cette résistance s'accompagne d'un défaut d'induction de la bactériémie permettent de conclure que cette résistance joue un rôle important dans l'établissement et la persistance de l'infection par Bartonella. L'identification de la région tige-ancrage de la protéine BadA comme déterminant de cette résistance au complément fait de cette région une cible vaccinale privilégiée.
En conséquence la présente invention a pour objet un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage d'une adhésine autotransporteur trimérique de Bartonella dotée d'activité anti-complémentaire, et dépourvu du domaine tête de ladite adhésine, et son utilisation comme médicament. Plus spécifiquement la présente invention a pour objet l'utilisation d'un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage d'une adhésine autotransporteur trimérique de Bartonella dotée d'activité anti-complémentaire, et dépourvu du domaine tête de ladite adhésine, pour l'obtention d'une composition immunogène induisant des anticorps inhibiteurs de ladite activité anti-complémentaire. Avantageusement, ledit polypeptide est choisi parmi :
- un polypeptide de séquence SEQ ID NO: 1, qui comprend le domaine tige et le domaine d'ancrage de la protéine BadA de B. birtlesii ; - un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage de l'une quelconque des protéines Vomp A-D de B. quintana ;
- un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage de la protéine BadA de B. henselae ; - un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage de l'une quelconque des protéines BrpA-C de B. vinsonii arupensis ;
- un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage de la protéine BadA de B. bacilliformis ;
- un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage de la protéine BadA de B . tribocorum.
Le domaine tige et le domaine d'ancrage d'une adhésine autotransporteur trimérique peuvent être aisément identifiés par l'homme du métier à partir de la séquence polypeptidique disponible de ladite adhésine, par des méthodes bioinformatiques connues en elles-mêmes, notamment à l'aide du serveur d'annotation spécialisé daTAA (SZCZESNY & LUPAS, 2008, précité).
A titre d'exemples :
- dans le cas de la protéine BadA de B. birtlesii, le domaine tige correspond aux acides aminés 1-1305, et le domaine d'ancrage aux acides aminés 1306- 1393 du polypeptide SEQ ID NO: 1 ; - dans le cas de la protéine BadA de B. henselae, le domaine tige correspond aux acides aminés 357-1637 et le domaine d'ancrage aux acides aminés 1638- 1725 du polypeptide GenBank YP 033004 ;
Le polypeptide utilisé peut être issu d'une adhésine autotransporteur trimérique de l'espèce de Bartonella dont on souhaite inhiber l'activité anti- complémentaire. Toutefois, il pourrait également être issu d'une autre espèce. En effet, il existe des réactions antigéniques croisées au niveau des régions tige-ancrage de TAAs issues de différentes espèces de Bartonella, qui reflètent, malgré les différences pouvant exister au niveau des séquences primaires de ces régions, leur parenté au niveau des structures secondaires et tertiaires. Selon un mode de mise en œuvre préféré de la présente invention ledit polypeptide est utilisé pour l'obtention d'un vaccin anύ-Bartonella. Avantageusement, ledit vaccin est destiné à prévenir l'établissement de la bactériémie par une espèce de Bartonella chez un hôte au complément duquel ladite espèce est résistante.
La présente invention sera mieux comprise à l'aide du complément de description qui va suivre, qui se réfère à des exemples non-limitatifs illustrant les propriétés anti-complémentaires de la région tige-ancrage de la protéine BadA de B. birtlesii et l'utilisation de cette région comme antigène vaccinal. EXEMPLE 1 : MISE EN EVIDENCE DE L'EXISTENCE D'UNE RESISTANCE AU COMPLEMENT CHEZ BARTONELLA SP.
La résistance de différentes espèces de Bartonella envers le complément d'espèces de mammifères hôtes naturels ou non permissifs a été testée. B. alsatica (IBS 382T, CIP 105477τ), B. birtlesii (IBS 135T, CIP
10669 IT), B. chomelii (A 828T, CIP 107869τ), B. clarridgeiae ( ATCC 51734T), B. elizabethae ( ATCC 49927T), B. henselae (Houston-I G5436T, ATCC 49882T), B. quintana
(Fullerτ, ATCC VR-358T), B. tribocorum (IBS 506T, CIP 105476T), B. vinsonii subsp berkhoffii (ATCC 51672T), B. vinsonii subsp arupensis (ATCC 700727τ) ont été mises en culture pendant 5 jours à 35°C en présence de 5% de CO2 sur des géloses Columbia contenant 5% de sang de mouton défibriné.
Le sang des espèces animales utilisé dans les différents tests, a été prélevé à partir de souris OFl (Laboratoires Charles River), de lapins (Animalerie ENVA), de chiens (Service Reproduction, ENVA), de chats (CRBM, ENVA) et d'humains (INTS, donneurs anonymes). Après prélèvement, le sang est placé à 4°C jusqu'à coagulation. Le sérum est séparé par centrifugation à 2000g pendant 10 min, aliquoté et conservé à -80°C jusqu'à utilisation. Pour chaque sérum, la présence d'activité hémolytique du complément a été confirmée par un test d'hémolyse basé sur l'utilisation d'érythrocytes de mouton et de sérum anti-érythrocytes de mouton. Pour les tests de résistance ou de sensibilité au complément, un échantillon a été décongelé dans la glace et immédiatement utilisé. Un sérum sans activité complémentaire a été préparé par incubation à 56°C pendant 30 min.
Après 10 jours de culture sur gélose au sang, les différentes Bartonella ont été récoltées et mises en suspension dans du PBS à une concentration de 109 UFC/mL. Dix microlitres de la suspension bactérienne ont été ajoutées à 90 μl de sérum avec complément ou de sérum décomplémenté, dans une plaque 96 puits. Après 24 heures d'incubation à 35°C, une série de dilutions a été déposées sur gélose et le nombre d'UFC a été déterminé après 10 jours de culture.
Les bactéries sont considérées comme sensibles au complément lorsque le nombre d'UFC après incubation dans du sérum décomplémenté est au moins 100 fois supérieur au nombre obtenu après incubation dans du sérum contenant du complément actif. Chaque test a été répété trois fois.
Les résultats obtenus pour les espèces de Bartonella et les sérums des différentes espèces de mammifères testés sont présentés dans le Tableau I ci-après. Tableau I
Figure imgf000008_0001
* indique un hôte réservoir pour l'espèce de Bartonella concernée
B. birtlesii, B. henselae et B. vinsonii subsp. arupensis sont résistantes à la fois au complément de leur hôte réservoir (souris pour B. birtlesii et B. vinsonii subsp arupensis ; chat pour B. henselae) et de leurs hôtes non permissifs.
B. quintana et B. vinsonii subsp berkhoffii sont résistantes au sérum de leur hôte réservoir (Homme pour B. quintana et chien pour B. vinsonii subsp berkhoffii) et résistantes ou sensibles au sérum de leurs hôtes non permissifs.
B. clarridgeiae et B. alsatica sont sensibles au complément de leur hôte réservoir, respectivement le chat et le lapin.
EXEMPLE 2 : IDENTIFICATION ET CARACTERISATION D'UN MUTANT DE B. BIRTLESII SENSIBLE AU COMPLEMENT DE SOURIS.
Des mutants de B. birtlesii (7OD 12, 5 A4 et 5D10) ayant perdu la capacité à induire une bactériémie chez la souris ont été identifiés dans une banque de mutants obtenus par mutagénèse aléatoire par insertion d'un transposon à étiquette (MAVRIS et al, Ann N Y Acad Sci, 1063, 312-314, 2005). Le mutant 7OD 12 contient une mutation dans un gène homologue à l'adhésine trimérique autotransporteur BadA de B. henselae ; le mutant 5 A4 contient une mutation dans gène codant une adhésine, et le mutant 5D10 contient une mutation dans un gène codant une protéine IaIB (Invasion associated locus B). La résistance de ces mutants au complément de souris a été testée comme décrit à l'Exemple 1 ci-dessus.
Les résultats sont illustrés par la Figure 2. Les souches de B. birtlesii testées sont indiquées en abscisse, et le nombre d'UFC/ml en ordonnée. Ces résultats montrent que le nombre d'UFC du mutant 7OD 12 est significativement plus faible (P<0,01) après incubation avec du complément de souris actif
(2,48.106 UFC/ml) qu'après incubation avec du complément de souris inactif (3,11.108
UFC/ml). Pour la souche sauvage et les 2 mutants 5 A4 et 5D10 aucune différence significative n'est observée entre les incubations avec complément actif ou inactif.
L'incapacité du mutant 7OD 12 à induire une bactériémie chez la souris a été confirmée par infection de souris OFl par ce mutant.
Huit souris OFl ont été infectées par voie intraveineuse à l'aide d'un inoculum de 5.107 UFC de B. birtlesii sauvage (B. birtlesii WT) ou du mutant 70D12. Pour chaque souris, un prélèvement sanguin a été réalisé au niveau de la veine caudale aux jours 3, 4, 5, 6, 7, 10, 14, 21 après l'inoculation. Vingt microlitres de sang ont été étalés sur des géloses au sang et les colonies comptées après 10 jours d'incubation à 35°C dans une atmosphère à 5% de CO2.
Les résultats sont illustrés par la Figure 3. Le nombre de jours après inoculation est indiqué en abscisse et le nombre d'UFC/ml de sang en ordonnée.
Le mutant 7OD 12 n'est pas détecté dans le sang avant le 6ιeme jour postinfection. A partir du 6eme jour et jusqu'à au moins 14 jours après infection, le mutant est présent dans le sang à très faible concentration comparée à celle de la souche sauvage. Après 21 jours d'inoculation, aucune bactérie n'est détectée dans le sang des souris pour le mutant 7OD 12. Ce mutant est donc altéré dans sa capacité à induire une bactériémie persistante chez la souris.
EXEMPLE 3 : INACTIVATION DU COMPLEMENT PAR LES PROTEINES EXCRETEES PAR BΛRTONELLA
Afin de déterminer si Bartonella sp. produit des protéines excrétées dans le surnageant de culture et qui seraient à l'origine de la résistance au complément, l'effet de surnageants de culture de B. birtlesii et B. henselae sur la survie du mutant 7OD 12 en présence de complément de souris a été testé.
B. birtlesii WT, ou B. henselae ont été mises en suspension dans du PBS à raison d'une concentration de 109 UFC/mL pendant 1 h à 350C. Les suspensions ont ensuite été centrifugées à 14 000g pendant 15 min. Vingt microlitres de surnageant ont été ajoutés à 70 μl de sérum de souris contenant du complément actif, ou de sérum décomplémenté. Dix microlitres de suspension du mutant 70D 12 (109 UFC/mL) ont ensuite été ajoutés à 90 μl du mélange sérum+/- complément/surnageant dans une plaque
96 puits incubée à 35°C pendant 24 heures. Les colonies bactériennes ont été comptées après dépôt de dilutions en série, comme décrit à l'Exemple 1 ci-dessus.
Les résultats sont illustrés par la Figure 4. Les conditions de test sont indiquées en abscisse, et le nombre d'UFC/ml en ordonnée. En présence de surnageant de culture de B. birtlesii ou de B. henselae et de sérum contenant du complément actif, le nombre d'UFC du mutant 7OD 12 est similaire à celui de la souche sauvage. La survie en présence de complément du mutant 7OD 12 est donc restaurée par le surnageant de culture, qu'il provienne de B. birltesii ou de B. henselae.
EXEMPLE 4 : EXPRESSION DE LA REGION TIGE-ANCRAGE DE LA PROTEINE BadA DE B. Birltesii
La séquence codant la région tige-ancrage de la protéine BADA de B. birltesii a été amplifiée par PCR à partir de 5 μl d'une suspension d'ADN génomique d'une souche sauvage de B. birtlesii, à l'aide des amorces suivantes :
BA-F : 5'- CACCTTTACTAAGCCAACCTATGAAT-3' (SEQ ID NO:
2)
BA-R : S'' TTTCAGCCTCAGAGTAATTCCTGC-3' (SEQ ID NO: 3). Les conditions de PCR sont les suivantes : une étape de dénaturation initiale à 98°C pendant 2 min, suivie par 30 cycles comprenant 10s de dénaturation à 98°C, 30s d'hybridation à 58°C, et 3 min d'extension à 72°C ; et une étape d'extension à 72°C pendant 10 min. Chaque amplification a été réalisée dans un volume total de 50 μl avec 0.5 μmol/μL de chaque amorce, 200 μM de chaque dNTP, 10 μL de tampon PHUSION® HF 5x, 1 U d'ADN polymérase PHUSION® (FINNZYMES, Espoo, Finland) Cinq microlitres d'une suspension d'ADN génomique de B. birtlesii WT ont été amplifiés. Le produit d'amplification a été découpé à partir du gel d'agarose, puis purifié avec le kit NUCLEOSPIN EXTRACT II® (MACHEREY-NAGE1, Duren, Germany), et séquence.
Ce produit code un polypeptide de 1393 acides aminés, dont la séquence est représentée dans la liste de séquences en annexe sous le numéro SEQ ID NO: 1. Le produit PCR a été inséré dans le vecteur pET-TOPO®
(INVITROGEN, Cergy Pontoise, France), qui a été utilisé pour transformer des cellules E. coli TOP 10®. Les bactéries transformées ont ensuite été suspendues dans ImL de milieu LB médium contenant 50μg/L d'ampicilline. La présence de l'insert a été testée par PCR en utilisant les amorces BA-F and BA-R. Les transformants positifs ont été cultivés à 35°C, les plasmides extraits à l'aide du kit NucleoSpin" Plasmid QuickPure kit (Macherey- Nagel, Duren, Germany) et introduits dans des bactéries E. coli BL21 Star®, qui ont été cultivées jusqu'à une DO6O0 de 0,6. L'expression de la protéine recombinante a été induite par addition de 5 mM d'IPTG (isopropyl-beta-Dthiogalactopyranoside) (SIGMA), puis incubation pendant 3 heures. Les cellules bactériennes sont ensuite lysées par ajout de 5 mg/ml de lysozyme et par sonication (7 min-7 sec- 3 sec) et la protéine recombinante purifiée à l'aide du kit Protino® NiTED packed columns (Macherey-Nagel, Duren, Germany). EXEMPLE 5 : ACTIVITE ANTICOMPLEMENTAIRE DE LA REGION TIGE- ANCRAGE DE LA PROTEINE BadA DE B. birtlesii
Afin de déterminer le rôle de la région tige-ancrage de la protéine BadA de B. birtlesii sur l'inhibition de l'activation du complément, la survie du mutant 7OD 12 a été testée en présence de complément actif, et du polypeptide « tige-ancrage » recombinant.
Dix microlitres d'une suspension (1 x 109 UFC/mL) du mutant 7OD 12 de B. birtlesii ont été ajoutés à trente microlitres de lysat des bactéries E. coli BL21 Star® exprimant la région tige-ancrage de la protéine BadA de B. birtlesii et 60 μl de sérum de souris contenant du complément actif, ou de sérum décomplémenté. Après 24 heures d'incubation, le nombre d'UFC est déterminé par une série de dilutions sur gélose au sang, comme décrit à l'Exemple 1 ci-dessus.
Les résultats sont illustrés par la Figure 5. Les conditions de test sont indiquées en abscisse, et le nombre d'UFC/ml en ordonnée. Ces résultats montrent que la région tige-ancrage de la protéine BadA de
B. birtlesii suffit à restaurer la résistance au complément du mutant 7OD 12.
La restauration de la résistance au complément du mutant 7OD 12 par le surnageant de culture de B. henselae (cf. Exemple 3 ci-dessus) suggère que des déterminants de résistance au complément sont conservés entre différentes espèces de Bartonella. Pour vérifier si ces déterminants conservés sont associés à la région tige- ancrage de la protéine BadA, l'activité anticomplémentaire de la région tige-ancrage de la protéine BadA de B. birtlesii a été testée en présence d'un anticorps polyclonal obtenu par immunisation de lapins avec la protéine BadA de B. henselae (anticorps fourni par V. KEMPF, Institute of Médical Microbiology, Tuebingen, Allemagne). Cet anticorps a été utilisé dilué au 1/100
Les résultats sont illustrés par la Figure 6. Le nombre d'UFC/ml est indiqué en ordonnée.
Ces résultats montrent que l'effet anticomplémentaire de la région tige- ancrage de la protéine BadA de B. birtlesii est inhibé par des anticorps anti-BadA de B. henselae. Il apparaît donc que la structure responsable de l'activité anti-complémentaire est immunogène et qu'elle est conservée entre B. birtlesii et B. henselae.
EXEMPLE 6 : EFFET PROTECTEUR DE LA REGION TIGE-ANCRAGE DE LA PROTEINE BadA DE B. Birltesii VIS-A-VIS DE L'INFECTION PAR B. BIRTLESII WT CHEZ LA SOURIS A JO, J7 et J 14, des souris OFl (n=5 par lot) ont été vaccinées par injection de 30 μl de région tige-ancrage recombinante purifiée comme décrit à l'Exemple 3, en présence de 70 μl d'adjuvant (Montanide®ISA70). Après 21 jours, les souris ont été infectées par B. birtlesii WT (10 μl d'une suspension bactérienne à DO 0,5). La bactérienne a été déterminée 14 jours après infection, et comparée à celle de souris non-immunisées ou immunisées avec de l'adjuvant seul et infectées par la même dose bactérienne.
Les résultats sont illustrés par la Figure 7. Le nombre d'UFC/ml de sang est indiqué en ordonnée.
Ces résultats montrent qu'après vaccination par la région tige-ancrage de la protéine BadA de B. birtlesii, la capacité de B. birltesii WT à induire une bactériémie chez les souris est fortement diminuée.

Claims

REVENDICATIONS
1) Utilisation d'un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage d'une adhésine autotransporteur trimérique de Bartonella dotée d'activité anticomplémentaire, et dépourvu du domaine tête de ladite adhésine, pour l'obtention d'une composition immunogène induisant des anticorps inhibiteurs de ladite activité anticomplémentaire.
2) Utilisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit polypeptide est choisi parmi :
- un polypeptide de séquence SEQ ID NO: 1, qui comprend le domaine tige et le domaine d'ancrage de la protéine BadA de B. birtlesii ;
- un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage de l'une quelconque des protéines Vomp A-D de B. quintana ;
- un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage de la protéine BadA de B. henselae ; - un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage de l'une quelconque des protéines Bip A-C de B. vinsonii arupensis ;
- un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage de la protéine BadA de B. tribocorum ;
- un polypeptide comprenant le domaine tige et le domaine d'ancrage de la protéine Brp de B.
3) Utilisation selon la revendication 1 caractérisée en ce que ledit polypeptide est utilisé pour l'obtention d'un vaccin anύ-Bartonella.
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