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Les bactéries à antigène capsulaire ont-elles toujours une capsule ?

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Supposons que certaines bactéries possèdent un antigène capsulaire. Ces bactéries ont-elles toujours une capsule ? Je ne pense pas, je pense que l'antigène ne fait que le rendre possible.


En bref : cela peut dépendre de votre définition de l'encapsulation.

Selon l'Oxford Dictionary of Biochemistry, un antigène capsulaire est défini comme

l'un des antigènes, généralement de nature polysaccharidique, qui sont transportés à la surface des capsules bactériennes. Le terme antigène K est utilisé pour ceux qui masquent les antigènes somatiques (O).

En général, les polysaccharides de la capsule ont des structures complexes et sont produits par l'action de plusieurs enzymes, les gènes nécessaires à la production de la capsule constituant généralement un groupe de gènes dans le génome (voir par exemple Chen et al. : http:// www.biomedcentral.com/1471-2180/10/274). À première vue, il semblerait peu probable qu'une bactérie produise un antigène polysaccharidique capsulaire connu sans conserver la capacité de produire une capsule, car l'avantage sélectif de la capsule serait alors perdu.

En réalité, la réponse peut dépendre de la façon dont vous définissez « avoir un antigène capsulaire » et « capsule ». Historiquement, plusieurs méthodes ont été utilisées pour démontrer l'encapsulation. Les méthodes basées sur la microscopie de coloration ou les observations de la morphologie des colonies ont tendance à identifier moins de souches encapsulées que le sérotypage (réaction du sérum avec l'antigène). Dans cet esprit, les souches dont on peut montrer qu'elles sont encapsulées sans sérotypage sont parfois qualifiées de « hautement encapsulées » pour les distinguer des souches dont le test d'encapsulation est positif par sérotypage uniquement.

Pour des discussions sur les méthodes de détection des capsules appliquées à Staphylococcus aureus, voir Sutra et al. (http://jcm.asm.org/content/28/3/447.full.pdf) et O'riordan et Lee (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC321462/ ). O'riordan et Lee écrivent

Les isolats appartenant aux sérotypes restants produisent des colonies non mucoïdes sur milieu solide, et la morphologie de leurs colonies ne peut être distinguée de celle des souches dépourvues de capsule. Certains chercheurs ont qualifié les isolats de S. aureus encapsulés non mucoïdes de microencapsulés pour les distinguer des souches mucoïdes atypiques.

Ainsi, si « avoir un antigène capsulaire » et « avoir une capsule » sont tous deux définis par un résultat de sérotypage positif pour un antigène capsulaire, alors toutes les souches avec un antigène capsulaire détecté par sérotypage ont une capsule par définition. Si, d'un autre côté, vous définissez l'encapsulation sur la base de la microscopie à coloration d'encre ou de la morphologie des colonies, il existe certainement des souches qui produisent des antigènes K et ne sont pas qualifiées d'« encapsulées ».

Notez que si les capsules bactériennes sont principalement constituées de polysaccharides, les protéines des capsules constituent une deuxième classe d'antigènes des capsules. Un exemple est la protéine antigénique de la capsule Caf1 produite par Yersinia pestis: http://en.wikipedia.org/wiki/Caf1_capsule_antigen


Antigènes (Ag) : signification, nature et caractéristiques | Immunologie

Dans cet article, nous discuterons de : 1. Signification des antigènes 2. Nature des antigènes 3. Classification 4. Caractéristiques 5. Facteurs.

Signification des antigènes:

Classiquement, un antigène est défini comme un organisme, une molécule, ou une partie d'une molécule ou d'une substance qui peut être soi ou non soi, peut provoquer une réponse immunitaire notable et peut se lier de manière distincte avec des anticorps. L'antigénicité est la capacité de l'antigène à se combiner spécifiquement avec les produits finaux du système immunitaire, c'est-à-dire avec des anticorps ou avec des récepteurs de surface cellulaire.

Les antigènes, capables d'induire une immunité adaptative, sont appelés immunogènes. Tous les immuno­gens sont des antigènes à moins que leur capacité à stimuler une réponse immunitaire ne soit significative.

Nature des antigènes:

N'importe quel agent étranger peut agir comme un antigène, donc l'antigène est de nombreux types, ce qui est vraiment sans fin. L'antigène peut être une substance chimique comme une protéine ou un polysaccharide. Il peut s'agir d'une entité biologique telle que la Bactriane, des produits bactériens, des champignons, des para­sites, des virus, différents microbes ou un plus grand para­sites.

Le système immunitaire peut reconnaître n'importe quelle macromolécule d'un agent infectieux, qu'il s'agisse de protéines ou de polysaccharides. Les protéines sont reconnues comme de puissants immunogènes tandis que les polysaccharides sont en deuxième position. Parfois, les lipides et les acides nucléiques peuvent être traités comme des agents infectieux lorsqu'ils sont liés à des protéines ou à des polysaccharides.

En plus de ceux-ci, différents produits biologiques—lait, albumine d'œuf, venin d'abeille, venin de serpent, grains de pollen peuvent être une bonne source d'antigène. Différentes parties des cellules bactériennes comme les flagelles, les pili, les lipopolysaccharides de la membrane externe des bactéries Gram-négatives, les polysaccharides capsulaires de la membrane cellulaire, les protéines cytoplasmiques, les exotoxines, les endotoxines, etc. peuvent avoir des propriétés antigéniques et provoquer une réponse immunitaire contre eux.

Parfois (normalement très rare) l'autoprotéine peut être reconnue comme non-soi par l'organisme et peut être traitée comme une substance étrangère contre laquelle l'organisme prendra les mesures nécessaires pour contrôler les annomeles (appelée maladie auto-immune).

Classification des antigènes:

Les antigènes peuvent être classés en deux grandes catégories, appelées :

Les antigènes exogènes sont les antigènes qui pénètrent dans le corps hôte à partir de leur environnement ou de leur environnement extérieur. Il s'agit essentiellement de polluants, de micro-organismes, de pollens, de médicaments, etc. Différentes maladies infectieuses, causées par ce type d'agents externes introduits ou étrangers, sont normalement appelées maladies transmissibles, par exemple le virus de la grippe, les protozoaires du paludisme, etc.

2. Antigènes endogènes :

Ces types d'antigènes sont localisés dans l'individu lui-même.

Les antigènes endogènes sont à nouveau classés en trois sous-catégories nommées comme suit :

je. Antigènes xénogéniques ou hétérogènes

ii. Antigènes allogéniques ou idiotypiques

Les antigènes xénogéniques sont les groupes d'éléments étrangers qui sont liés à la transplantation tissulaire et à la sérologie. Normalement, ceux-ci sont appelés antigènes hétérogènes car ils sont liés à des espèces phylogénétiquement non apparentées.

Lorsqu'un morceau de tissu ou de greffe est transplanté chez un individu, il peut être traité comme étranger, alors ces molécules sont considérées comme des xéno-antigènes. Une reconnaissance étrangère similaire peut avoir pour résultat la sérologie. Les réactions croisées sont très fréquentes entre les antisérums contre certains antigènes de surface érythrocytaire ou certains antigènes bactériens.

Les antisérums se forment contre les antigènes de surface. Les anti­séras produits réagissent avec des cellules ou des fluides corporels d'animaux appartenant à différentes espèces en raison de la présence de déterminants chimiques à base de mucopolysaccharides et de lipides.

ii. Antigènes allogéniques :

Les antigènes allogéniques sont des antigènes génétiquement déterminés, de nature polymorphe et qui aident à différencier un individu d'une espèce d'un autre individu appartenant à la même espèce. Lorsqu'un individu (receveur) reçoit une transfusion sanguine ou subit une opération de transplantation (comme une chirurgie plastique, un rein, etc.)

Ces phénomènes conduisent à l'incompatibilité, à l'agglutination et au rejet du greffon. Dans le cas des êtres humains, ces types de déterminants antishygéniques sont localisés sur les érythrocytes, les leucocytes, les plaquettes, les marqueurs de la surface cellulaire, les protéines sériques et les antigènes d'histocompatibilité.

iii. Antigènes autologues :

Ce groupe d'antigènes est très rare et contre nature. Dans un état normal, les composants du soi sont de nature non immunogène, mais dans un état anormal, les composants du corps du soi commencent à être considérés comme des composants non-soi ou antigéniques.

Les antigènes peuvent également être classés en deux grandes catégories :

1. Comparaison de T-indépendant et

2. Antigènes T-dépendants.

Caractéristiques essentielles des antigènes:

Il y a deux caractéristiques essentielles trouvées dans les molécules antigéniques :

1. Les molécules doivent être reconnues comme étrangères par l'hôte.

2. Après le traitement de l'antigène, les antigènes doivent subir des changements physiques et chimiques qui peuvent stimuler le système immunitaire.

Facteurs qui influencent l'immunogénicité (antigénicité):

Les immunogènes jouent un rôle central dans la détermination de l'état du système immunitaire. Le système immunitaire essaie toujours de reconnaître les envahisseurs étrangers et essaie également de se débarrasser de l'effet antigénique.

D'une manière ou d'une autre, le corps doit reconnaître une substance étrangère afin de déclencher une réponse immunitaire :

Certains facteurs essentiels influent sur le pouvoir de l'antigène (Fig. 4.1).

v. Composition chimique et hétérogénéité,

vi. Traitement et présentation des antigènes,

En général, les grosses molécules sont de meilleurs antigènes que les petites molécules. Il existe une corrélation directe entre la taille des molécules et l'immunogénicité (Fig. 4.2 et Tableau 4.2).

Comme par exemple, l'hémocyanine est une protéine sanguine d'invertébrés avec une taille moléculaire de (6,7 x 10 3 ) kDa, c'est un antigène puissant dans la nature. L'albumine sérique d'autres mammifères (69 kDa) est un assez bon anti­gène mais peut également provoquer une tolérance, alors que l'hormone angiotensine (1031 Da) est un antigène médiocre.

Parfois, de très petites molécules peuvent se lier à de grosses protéines et entraîner la formation d'un antigène actif qui peut évoquer un système immunitaire. Les meilleurs immunogènes ont tendance à avoir une masse moléculaire proche de 100000Da.

ii. Stabilité structurelle :

La reconnaissance d'une molécule ou d'une partie de molécule comme étrangère est possible par les cellules du système immunitaire en raison de sa forme spécifique. Ces molécules sont reconnues comme des antigènes pauvres qui n'ont pas de forme spécifique ou fixe. Comme par exemple la gélatine est reconnue comme une protéine pauvre en raison de son instabilité structurelle. Ceci est stabilisé par la réticulation de la chaîne peptidique avec de la tyrosine ou du tryptophane.

La principale protéine du flagelle bactérien appelée flagelline est un antigène faible en raison de sa structure instable, elle est renforcée par la polymérisation. Les protéines sont des antigènes beaucoup plus stables que l'amidon (polysaccharide), les lipides, les glucides et les acides nucléiques.

La dégradation facile d'une molécule antigénique est considérée comme un facteur important en ce qui concerne son antigénicité. Les cellules du système immunitaire reconnaissent de petits fragments moléculaires et des antigènes solubles. Lorsqu'une molécule ne subit pas de processus de dégradation, elle ne peut pas être considérée comme un antigène.

Par exemple, des broches en acier inoxydable et des articulations en plastique sont couramment implantées dans le corps sans déclencher une réponse immunitaire. Différents métaux ou polymères organiques, le plastique ne peut pas être fragmenté et traité pour former de manière appropriée pour déclencher une réponse immunitaire.

Inversement, étant donné que les réponses immunitaires sont induites par les antigènes, les molécules étrangères sont très rapidement détruites lorsqu'elles pénètrent dans le corps et peuvent ne pas fournir suffisamment de fragments d'antigène stables pour stimuler une réponse immunitaire.

Le premier et le plus important des critères pour qu'une molécule fonctionne comme un immunogène est qu'elle doit être ou agir comme non-soi pour l'hôte. Les cellules dont la fonction est de répondre à l'antigène (cellules sensibles à l'antigène) sont sélectionnées de telle manière qu'elles ne répondent généralement pas aux composants normaux du corps.

Le degré d'immunogénicité dépend du degré d'étrangeté de l'immunogène. Lorsqu'un antigène est introduit dans un organisme, plus la distance phylogénétique entre deux espèces est grande, plus la disparité génétique (c'est-à-dire antigénique) entre elles est grande. Mais toutes les substances étrangères ne provoquent pas de réponse immunitaire.

Quant à par ex. Les gra­nules de carbone évoquent la phagocytose mais pas la pro­duction d'anticorps. Mais la sérumalbumine bovine (BSA) est un excellent immunogène lorsqu'elle est injectée à un lapin ou à d'autres mammifères mais pas du tout un immunogène lorsqu'elle est introduite dans le sang de la vache elle-même.

Une greffe de rein d'un jumeau identique sera facilement acceptée, mais une greffe d'un humain non apparenté sera rejetée dans environ deux semaines et une greffe d'un chimpanzé à un humain sera rejetée en quelques heures en raison de la disparité de la structure et de la fermeté des protéines avec par rapport au point de vue évolutionniste.

v. Composition chimique et hétérogénéité :

Non seulement la taille moléculaire, la stabilité structurelle et l'étrangeté mais aussi la composition chimique d'un immunogène est un facteur efficace qui affecte son immunogénicité. Quant à par ex. les homopolymères artificiels ou synthétiques ont tendance à manquer d'immunogénicité quelle que soit leur taille. Les copolymères de taille suffisante, contenant au moins deux acides aminés différents, sont immunogènes.

L'ajout d'acides aminés aromatiques, tels que la tyrosine ou la phénylalanine a un effet immense sur l'immunogénicité de ces polymères synthétiques. Quant à par ex. un copolymère synthétique d'acide glutamique et de lysine nécessite un poids moléculaire minimum. de 30 000 à 40 000 pour l'immunogénicité.

Outre les compositions chimiques, la complexité structurelle et l'hétérogénéité des protéines affectent l'immunogénicité. Du stade naissant au stade final, les protéines subissent quatre niveaux d'organisation appelés protéines primaires, secondaires, tertiaires et quaternaires, qui ajoutent progressivement leur complexité structurelle et imposent un effet sur leur immuno-hygénicité (Fig. 4.3).

vi. Traitement et présentation de l'antigène :

Il existe une grande variété d'antigènes dans le corps. Certains antigènes sont facilement reconnus par le système immunitaire (principalement par les cellules B) et certains nécessitent d'être traités et présentés de manière présentable afin qu'ils puissent être reconnus par les cellules immunitaires (généralement les cellules T). Il existe des antigènes intracellulaires (endogènes) et extracellulaires (exogènes) qui présentent différents défis pour le système immunitaire.

Une protéine étrangère (antigène) pour être reconnue par une cellule T doit être dégradée en petits peptides antigéniques qui forment un complexe physique avec les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) de classe I ou de classe II. Cette conversion de protéines en fragments peptidiques associés au CMH est appelée traitement et présentation de l'antigène. Ce processus d'élimination des antigènes est médié par différentes cellules antigéniques du corps (tableau 4.3).

Qu'un antigène particulier soit traité et présenté avec le CMH de classe I ou de classe II, le CMH doit être déterminé par lequel l'antigène pénètre dans une cellule (Fig. 4.4).

Voie exogène (voie cytosolique) :

Les antigènes exogènes sont ingérés par endocytose ou phagocytose et entrent ensuite dans la voie de traitement endocytique. Les cellules présentatrices d'antigène (macrophages, cellules dendritiques, cellules B) dégradent la plupart des antigènes exogènes ingérés en fragments de pep­tide dans la voie de traitement exogène.

Ici, en raison d'un environnement acide, les anti-shygens sont dégradés en petits peptides qui se lient ensuite à la feuille au sein des molécules du CMH de classe II et le CMH II portant le peptide est ensuite transporté à la surface cellulaire. Les fragments d'antigènes ingérés sont présentés avec des molécules du CMH de classe II sur la membrane des cellules présentatrices d'antigène.

Les cellules T affichant CD4+ reconnaissent les antigènes associés aux molécules du CMH de classe II et sont donc dites restreintes au CMH de classe II. Ces cellules agissent généralement comme un TH (T-Helper) cellules (Fig. 4.5).

Voie endogène (voie endocytaire) :

Les antigènes endogènes sont produits dans la cellule hôte elle-même (par exemple, dans une cellule infectée par un virus), sont dégradés dans le cytoplasme en peptides qui se déplacent ensuite dans le réticulum endoplasmique où ils se lient aux molécules du CMH de classe I.

Les complexes peptidiques du CMH de classe I se déplacent ensuite vers la surface de la cellule via le complexe de Golgi. Les cellules T affichant CD8 + reconnaissent l'antigène associé aux molécules du CMH de classe I et sont donc dites restreintes au CMH de classe I. Ces cellules sont génétiquement et agissent comme des cellules Tc (T-Cytotoxiques) (Fig. 4.5 et 4.6).

La conformation moléculaire est un autre facteur dans la détermination de l'immunogénicité d'une substance. La plupart des substances ayant leur conformation particulière dans laquelle cela peut être spécifiquement identifié par un anticorps spécifique.

Un anti­gen efficace peut devenir inefficace en raison de sa forme modifiée ou altérée, car la reconnaissance par un anticorps est une caractéristique très spécifique. Un déterminant antigénique est désigné par un segment particulier d'acides aminés dérivés de différentes parties d'une séquence polypeptidique repliée.

Une réponse immunitaire dépend fortement de l'accessibilité du groupe déterminant au bras de reconnaissance du système immunitaire.


4 - Polysaccharides capsulaires

Les polysaccharides capsulaires (CPS) sont des polysaccharides acides constitués d'unités oligosaccharidiques répétitives, qui peuvent être linéaires ou ramifiées. Les structures primaires peuvent être formulées par l'unité de répétition respective et les liaisons de jonction. Les CPS sont parfois remplacés par des O-formyle- ou O-groupes acétyle (en liaison ester) ou avec le pyruvate (en liaison cétosidique). Les acides aminés se trouvent liés soit aux groupes hydroxyles des cycles de sucre (esters), soit au groupe carboxyle des acides hexuroniques (amides). En général, les CPS sont nettement plus longs, jusqu'à environ 100 kDa par chaîne, que les fragments polysaccharidiques (O-PS) de la paroi cellulaire (membrane externe) O-antigènes des bactéries Gram-négatives (LPS, jusqu'à environ 10– 20kDa). Chez certaines bactéries Gram-négatives, le LPS semble se présenter sous deux formes physiquement distinctes avec la même structure primaire. L'absence de membrane externe, et donc l'absence d'espace périplasmique, simplifie la présentation de surface du CPS. En général, le CPS bactérien induit une réponse immunitaire qui se traduit par la production d'anticorps anticapsulaires protecteurs chez l'hôte exposé. Avec des bactéries entières ou lorsqu'il est couplé à une protéine porteuse comme immunogène, le CPS induit une réponse immunitaire dépendante des cellules T qui entraîne la production d'anticorps IgG. Ceux-ci peuvent être amplifiés par des injections ultérieures de l'immunogène. En revanche, le CPS soluble pur induit une réponse indépendante des lymphocytes T qui se traduit par des anticorps IgM qui ne peuvent pas être boostés. Les CPS peuvent également exercer des activités qui ne sont pas principalement impliquées dans les processus immunologiques. Le CPS de Bacteroides fragilis, qui forme un complexe puissant de deux polysaccharides distincts, induit des abcès intestinaux.


Flagelles

Les flagelles sont de longs appendices en forme de fouet qui déplacent les bactéries vers les nutriments et autres attractifs, un processus appelé chimiotaxie. Le long filament, qui agit comme une hélice, est composé de plusieurs sous-unités d'une seule protéine, la flagelline, disposées en plusieurs chaînes entrelacées. L'énergie du mouvement, la force motrice du proton, est fournie par l'adénosine triphosphate (ATP), dérivée du passage des ions à travers la membrane.

  • Les bactéries flagellées ont un nombre et un emplacement caractéristiques de flagelles : certaines bactéries en ont un, et d'autres en ont plusieurs, les flagelles sont situés à une extrémité et dans d'autres, ils sont partout sur la surface externe.
  • Seules certaines bactéries ont des flagelles. Beaucoup de bâtonnets le font, mais la plupart des cocci ne le font pas et sont donc immobiles.
  • Les spirochètes se déplacent en utilisant une structure semblable à un flagelle appelée filament axial, qui s'enroule autour de la cellule en forme de spirale pour produire un mouvement ondulant.

Technologie du vaccin à matrice capsulaire protéique (PCMV)

Les vaccins conjugués ont considérablement réduit l'incidence des maladies chez les nourrissons et les jeunes enfants causées par des agents pathogènes bactériens encapsulés. Cependant, ces vaccins sont difficiles et coûteux à fabriquer, ce qui entrave leur utilisation généralisée. En tant que CRO de biologie de premier plan qui a des décennies d'expérience dans les vaccins conjugués, Biolabs créatifs développe une technologie alternative pour la production de vaccins de type conjugué dans lesquels les antigènes capsulaires sont piégés dans une matrice protéique réticulée.

Polysaccharides capsulaires

Le polysaccharide capsulaire est le principal composant antigénique impliqué dans l'immunité protectrice contre les agents pathogènes bactériens encapsulés. En couplant chimiquement à un antigène de "protéine porteuse", l'antigène polysaccharidique indépendant des cellules T peut être converti en un immunogène plus efficace. Un tel vaccin conjugué induit efficacement la maturation de l'affinité des anticorps, la commutation isotypique et la mémoire immunitaire chez les nouveau-nés immunisés. Ces réponses immunitaires sont dues à la reconnaissance par les lymphocytes T de peptides dérivés de la protéine porteuse couplée. La fixation covalente d'un antigène polysaccharidique à une protéine porteuse est considérée comme une condition nécessaire pour la liaison aux propriétés immunologiques du vaccin. L'antigène T-indépendant est converti en un immunogène T-dépendant indépendant de la fixation covalente de la protéine porteuse. La simple capture du polysaccharide ou de l'antigène polymère d'acide d-aminé dans la matrice protéique réticulée montre un immunogène efficace suffisant pour produire des caractéristiques clés avec les vaccins conjugués conventionnels. La polyvalence et la facilité de fabrication de ces préparations antigéniques, connues sous le nom de vaccin à matrice capsulaire protéique (PCMV), amélioreront probablement la fabrication de vaccins pour la protection contre les micro-organismes encapsulés.

Fig.1 Schémas représentant : (A) un vaccin conjugué avec des liaisons covalentes entre l'antigène de la capsule et le support protéique. (B) un PCMV qui emprisonne l'antigène de la capsule dans une matrice protéique et ne nécessite pas de liaison covalente directe entre l'antigène de la capsule et la protéine. (Thanawastien A. 2015)

Technologie PCMV

Creative Biolabs a développé le nouveau procédé de vaccin à matrice capsulaire protéique (PCMV) dans lequel le polysaccharide ou les antigènes capsulaires sont piégés dans une matrice protéique réticulée avec peu ou pas de liaison covalente de l'antigène capsulaire à la protéine. Nous avons synthétisé et testé l'immunogénicité de ces vaccins à matrice capsulaire à antigènes capsulaires piégés et démontré qu'un PCMV fabriqué avec deux antigènes capsulaires différents induit une réponse d'anticorps anti-capsulaire comparable à celle provoquée par un vaccin conjugué apparenté.

Caractéristiques

  • Les antigènes capsulaires sont piégés dans une matrice de protéine porteuse réticulée plutôt qu'une liaison covalente directe à la protéine porteuse.
  • Polyvalence et facilité de production de vaccins à matrice capsulaire protéique.
  • Facile pour la fabrication.
  • Plus rentable et efficace que les vaccins conjugués.

Biolabs créatifs développe activement le nouveau procédé de vaccin à matrice capsulaire protéique (PCMV) en tant que technologie alternative pour la production de vaccins de type conjugué. Nous nous efforçons avec compétence et confiance de répondre à votre demande de création de nouveaux conjugués et de promouvoir le développement de vaccins. Contactez-nous dès maintenant pour discuter de votre projet de vaccin conjugué !

  1. Thanawastien A. (2015). « Immunogènes de type conjugué produits sous forme de vaccins à matrice capsulaire protéique. » Proc Natl Acad Sci U S A. 112(10) : E1143-51.

Nos services sont réservés à la recherche. Nous ne fournissons pas de services aux particuliers.


Capsules, glycocalyx et biofilms

Une couche distincte entoure souvent de nombreuses cellules bactériennes au-delà de la paroi cellulaire. Dans certains cas, il s'agit d'une capsule et d'autres fois, il s'agit d'une couche adhésive moins définie appelée glycocalyx. Cette couche libère souvent une couche visqueuse collante, gélatineuse et enveloppante. La couche visqueuse sert d'adhésif et de milieu de croissance pour que davantage de bactéries se reproduisent. Cette gaine enveloppante est trop mince pour être vue chez la plupart des espèces, mais chez certaines, elle se développe régulièrement en une capsule clairement visible à l'extérieur de la paroi cellulaire, avec un bord extérieur nettement défini suivant le contour du corps cellulaire. Souvent, la capsule est beaucoup plus large que la cellule bactérienne elle-même. Les organismes enchaînés ou appariés sont souvent enfermés dans une seule capsule continue.

Le matériau capsulaire peut provenir d'une modification de la paroi cellulaire, ou peut être sécrété par les bactéries vivantes, restant attaché comme une structure ferme et mucilagineuse. Certaines bactéries sécrètent du glycocalyx dans leur environnement sans former de capsule définie. La formation de capsules est fortement influencée par les conditions environnementales, elle peut être induite, dans des circonstances particulières, dans des souches de bactéries ne présentant habituellement aucune preuve de couche visqueuse ou de biofilm. Ces biofilms peuvent se former non seulement sur les structures environnementales naturelles comme les roches dans un ruisseau, mais aussi sur les lentilles de contact, les bols de nourriture, les seringues usagées, les cathéters, les tissus des voies urinaires et la peau et les langues humaines. Les microbes du biofilm sont estimés 1 000 fois plus résistants aux microbicides. Les experts en maladies estiment que 65% des infections bactériennes humaines impliquent des biofilms.

La bactérie qui cause l'anthrax, Bacillus anthracis, a suscité beaucoup d'intérêt récemment. La capsule du bacille du charbon est un polypeptide, constitué principalement d'acide D-glutamique. Parmi les bactéries pathogènes, le phénomène de formation de capsules est primordial. Les espèces qui développent également de grandes capsules comprennent Streptococcus pneumoniae, Klebsiella pneumoniae, et Bacillus anthracis. La plupart des bactéries pathogènes développent au moins une petite quantité de substance capsulaire lors de leur croissance dans les tissus corporels, et les capsules les plus visibles sont observées sur des organismes fraîchement obtenus de l'hôte infecté. Les capsules semblent agir comme une défense contre les facteurs bactéricides dans les fluides corporels. Par conséquent, ils contribuent directement au pouvoir de production de maladies, ou à la virulence, des organismes. Ces capsules sont perdues par la plupart des espèces après une culture pendant un certain temps en laboratoire, ce qui entraîne généralement une perte marquée de la capacité de produire des maladies.

L'encapsulation est également importante à un autre égard. La structure chimique du matériau capsulaire détermine la spécificité des anticorps protecteurs formés par l'individu infecté. Les nombreux « types » de pneumocoques, par exemple, diffèrent les uns des autres par la composition chimique des polysaccharides composant leurs capsules. Par conséquent, chaque type stimule la formation d'un anticorps différent. L'immunité à un type particulier de pneumocoque nécessite un anticorps qui réagira avec les organismes encapsulés de ce type.


Haemophilus influenzae type b (Hib)

Hib est un petit coccobacille non mobile, pléomorphe, à Gram négatif qui infecte uniquement les humains. Son nom de genre Haemophilus (amoureux du sang) découle de son besoin en facteurs de croissance présents dans le sang. Le nom de l'espèce la grippe provient de la croyance erronée au moment de sa description originale en 1892, qu'il était responsable de la grippe épidémique.

H. influenzae les souches sont typées en fonction de leur statut capsulaire polysaccharidique. Les souches non encapsulées sont dites « non typables », les espèces typables appartenant à six types antigéniquement distincts, a–f (types Pittman). La plupart des souches non encapsulées sont génétiquement indépendantes des souches capsulées, qui sont souvent clonales. La capsule de type b est composée de sous-unités répétées de polyribosylribitol phosphate (PRP).

Épidémiologie

La plupart des maladies respiratoires attribuées à H. influenzae est due à des souches non encapsulées, qui ont été associées à des infections des voies respiratoires supérieures et inférieures. Ceux-ci comprennent l'otite moyenne, la sinusite, la pneumonie et les exacerbations de la MPOC 28,36. Le fardeau de cette maladie dans les pays non industrialisés comme dans les pays industrialisés est considérable. L'écrasante majorité des maladies causées par les souches encapsulées est due à Hib. En plus de provoquer une septicémie, une méningite et une infection articulaire, l'évaluation de l'impact des vaccins conjugués contre Hib a permis de mieux comprendre le rôle de Hib dans la pneumonie et l'épiglottite.

Les souches non typables sont transportées dans les voies respiratoires supérieures chez 30 à 80 % de la population. Le Hib est un colonisateur peu fréquent du nasopharynx, présent chez 2 à 4 % des enfants avant l'introduction du vaccin contre le Hib 37 . Des taux de portage plus élevés ont été documentés dans les pays non industrialisés 7 . La propagation se produit par contact direct avec les sécrétions respiratoires ou par des gouttelettes en aérosol.

Le principal groupe à risque de maladie invasive à Hib est celui des enfants de moins de 6 ans. La méningite affecte généralement les enfants de moins de 2 ans, tandis que l'épiglottite est principalement observée entre 2 et 7 ans. Environ 10 à 15 % des infections à Hib surviennent chez les adultes. En raison de la difficulté à diagnostiquer la pneumonie non bactériémique, on en sait moins sur l'épidémiologie de la pneumonie à Hib 5 . L'incidence annuelle estimée dans les pays industrialisés (prévaccin) était de 6 pour 10 5 , tandis que les pays non industrialisés ont une incidence estimée à 300 pour 10 5 . Le fardeau mondial de la pneumonie à Hib est estimé à 1,7 milliard de cas chaque année, causant jusqu'à 400 000 décès. Des taux aussi élevés que 3 % d'enfants âgés de 0 à 4 ans atteints de pneumonie confirmée par culture ont été documentés en Papouasie-Nouvelle-Guinée 38 . Les incidences signalées varient considérablement d'une étude à l'autre, en fonction des populations étudiées et des méthodes de diagnostic utilisées.

Hib semble responsable de 12 à 75 % des cas de pneumonie dus à H. influenzae. En Europe, avant l'introduction du vaccin Hib, le taux de méningite à Hib était de 23 pour 100 000 par an chez les enfants âgés de 0 à 4 ans. Les taux aux États-Unis étaient environ le double. De nombreux autres pays des Amériques, de l'Océanie et de l'Asie ont signalé des taux entre ces chiffres. Des taux extrêmement élevés supérieurs à 200 pour 10 5 par an ont été décrits dans les populations esquimaudes d'Alaska, amérindiennes, aborigènes australiennes et noires américaines, mais pas en Afrique. Des incidences plus faibles ont été signalées dans certaines, mais pas toutes, les populations d'Asie du Sud-Est 38 .

Preuve de l'étiologie

La plupart des pneumonies à Hib sont non bactériémiques. Ceci est basé sur des études utilisant une aspiration pulmonaire percutanée et sur des études de « sonde vaccinale ». Des études vaccinales en Gambie et au Chili ont démontré que 21 % et 22 %, respectivement, des pneumonies consolidantes radiologiquement confirmées étaient dues à Hib chez les enfants de moins de 3 ans 7 . Hib ne semble pas avoir de rôle significatif dans la colonisation des poumons des patients atteints de BPCO, ni dans ses exacerbations. Dans des études d'aspiration pulmonaire dans des pays non industrialisés, le Hib a été trouvé coexistant avec d'autres agents pathogènes potentiels 5 . En Chine, les enfants admis pour pneumonie ont des taux plus élevés de portage de Hib que les enfants témoins, après ajustement pour les facteurs de risque de portage 39 .

Physiopathologie

La colonisation par Hib des voies respiratoires supérieures semble se produire dans les zones riches en mucus contenant un épithélium non cilié. Il n'est pas clair si le portage augmente le risque de maladie invasive ou le diminue en permettant à des réponses immunitaires protectrices de se développer 37 . Dans les modèles animaux de rat après inoculation intranasale, l'invasion dans la circulation sanguine peut se produire en quelques minutes. Il existe un certain nombre de facteurs de virulence associés à l'adhésion aux cellules épithéliales et au mucus, notamment les fimbriae, les protéines de la membrane externe, les fibrilles de surface et les lipopolysaccharides. On pense que le polysaccharide capsulaire PRP aide l'organisme à échapper à la phagocytose et est le principal déterminant de la virulence 37 . Les anticorps anti-PRP administrés passivement augmentent la phagocytose de Hib dans le LCR des patients atteints de méningite. L'immunité contre Hib a été associée à des taux d'anti-PRP supérieurs à 0,15 g/ml, bien qu'une activité bactéricide ait également été démontrée chez les adultes sans anticorps anti-PRP détectable.

Caractéristiques cliniques

Le tableau clinique spécifique de la pneumonie à Hib est compliqué par la difficulté de diagnostiquer les causes de pneumonie non bactériémique. Classiquement, les enfants âgés de 4 mois à 4 ans présentent une consolidation alvéolaire, avec une atteinte pleurale fréquente. Le début peut être plus insidieux que celui observé avec Streptocoque. pneumonie ou Staphylococcus aureus. Il existe fréquemment d'autres foyers cliniques d'infection et la péricardite est une complication rare mais bien connue.

Traitement

Hib produit fréquemment des -lactamases, diminuant sa sensibilité aux pénicillines sans l'utilisation d'inhibiteurs supplémentaires des β-lactamases, tels que l'amoxicilline/l'acide clavulanique. Les céphalosporines de deuxième génération, telles que la céfuroxime, et les céphalosporines de troisième génération sont actives contre Hib. Les macrolides ont une activité réduite contre H. influenzae, l'azithromycine ayant le plus in vitro activité. All quinolones in use for pulmonary infections (including ciprofloxacin, ofloxacin and sparfloxacin) have activity against Hib.

Vaccins

A capsular PRP plain polysaccharide vaccine was introduced in the 1970s. It achieved efficacy against invasive disease of 90% in children over 18 months, but was not efficacious in younger children. Like other plain polysaccharide vaccines, it did not induce immunologic memory or impact upon nasopharyngeal carriage. Protein–polysaccharide conjugate Hib vaccines were developed in the late 1980s, and showed efficacy of over 90% in early studies, apart from in the Inuit population in Alaska. These vaccines used PRP, covalently linked to various carrier proteins based upon diphtheria toxoid, mutant diphtheria toxins, meningococcal outer membrane protein or tetanus toxoid. Hib conjugate vaccine was introduced into the UK schedule in 1993 with doses at 2, 3 and 4 months. Initial studies showed high efficacy of 95% (95% CI 74, 100), with subsequent high efficacy continuing up to 6 years of age ( Fig. 3) 40 . The vaccine reduces nasopharyngeal Hib carriage, increasing the herd protective effect 37 . As shown in ‘vaccine probe’ studies, it reduces all Hib invasive disease, including pneumonia 6 ,38 .

Invasive Hib disease in England and Wales prior to and after Hib vaccine introduction. Reproduced from Buttery et al 2 with permission.

Invasive Hib disease in England and Wales prior to and after Hib vaccine introduction. Reproduced from Buttery et al 2 with permission.


E. Coli

Discovered in 1885, E. coli is a gram-negative bacillus normally found in the lower intestines of both human beings and animals.

Although E. coli is part of the normal flora in the lower intestine, there are various strains of the bacteria that are responsible for a number of gastrointestinal illnesses. These strains have also been associated with a number of serious complications such as Thrombotic thrombocytopenic purpura which is a rare blood disorder.

A good example of these strains is the Shiga toxin-producing E. coli. This group of E. coli strains can produce Shiga toxins that tend to inhibit protein synthesis. In human beings, this group of organisms has been associated with severe enteric/systemic disease.

Scientific classification of E. coli is as follows:

  • Kingdom/Domain: Bacteria
  • Phylum: Proteobacteria
  • Class: Gammaproteobacteria
  • Order: Enterobacteriales
  • Family: Enterobacteriaceae
  • Genus: Escherichia

E. coli strains are divided into 5 major categories that include:

  • Enterotoxigenic
  • Enteroinvasive
  • Enteropathogenic
  • Enteroaggregative
  • Enterohemorrhagic

The different strains have different characteristics that are used in their identification. For instance, whereas Enterohemorrhagic (EHEC) strains can produce Shiga toxin, Enteroinvasive have mechanisms that resemble those of Shigella.

Having identified the species, these different characteristics and mode of action (disease-causing mechanism etc) allow for the strains to be identified.

Apart from strains, which are used to categorize E. coli sub-species, the organisms can also be further divided into serotypes.


HAPTEN

This is the Greek word that means to fasten. These are partial antigens. These are not immunogenic. Mostly too small to be immunogenic.

Hapten needs carrier proteins like albumin, globulin, and synthetic polypeptide to become immunogenic.

Fig 7: Hapten reacts with carrier protein and forms Ab, which reacts with hapten

Karl Land Steiner experimented:

He injected hapten with a carrier protein to Guinea Pig. The immune response took place there was Antibody formation. Now he found that the antibody formed reacted with the hapten.

Hapten experiment on Guinea pig

Examples are antibiotics, analgesics, penicillin, and alpha-methyldopa.

Therefore, haptens are antigenic and not immunogenic.


Introduction

Young children are prone to infections. There are now abundant data that this reflects not only their immunological naïvety, but also a degree of immunoincompetence relative to older children and adults. No doubt, to some extent structural immaturity, such as fragility of integument and mucosae, also contributes. There is a large published literature comparing, in infants and older individuals, the size or function of almost every element of immunity, cellular and humoral, innate and adaptive studies which often demonstrate the former to be the weaker 1 . It is hard to know what to make of much of this observational information, but in some instances the implications are clear. Adaptive cell mediated immune responses to a wide variety of foreign microbial antigens in newborns are both weaker and slower than in older children. Since all the necessary components for functional responses appear to be in place well before term 2 , perhaps this incapacity reflects a post natal lag period in immunological regulation, still set to tolerate foreign (maternal) antigens while living in the (normally) sterile environment of the uterus.

If this supposition is true, it remains puzzling that a more rapid post natal immunological ‘reboot’ has not evolved, as this relative refractoriness often appears to persist for months, at least for some aspects of specific antimicrobial immunity. Interference by transplacentally acquired IgG—a vital element of immune protection against infection during early life, which disappears with a half-life of approximately 28 days after delivery—can to some extent account for the persistent suppression of antibody responses—particularly to protein antigens—but does not cause the down regulation of T cell function 3 . Nor does maternal antibody explain the profound and long lasting failure of infants to make antibodies to the polysaccharide (PS) capsular antigens which decorate many bacterial pathogens 4 , a failure which is presumably at least partly responsible for the high incidence of invasive infections due to these organisms in this age group.

Antibody responses to PS antigens are the subject of considerable modern myth. Since they are not peptides, PSs should not, by definition, be processed and presented by MHC class II antigens, so that the recruitment of T cell help by this route for B cell function is not expected. Nevertheless, isotype switching does occur—not only IgM but also abundant IgG and particularly IgA responses to these antigens are seen 5, 6 . It appears that a distinct signalling pathway may regulate this important antibody response pathway 7 whose size and character vary not only between individuals 8 and with age, but also with previous exposure 9 and between antigens.

Complete and permanent tolerance to some bacterial capsular PS antigens is the rule. For example, Lancefield Group A streptococci (Streptocoque pyogène) colonizing the nasopharynx, an important cause of both mucosal and invasive disease in children, are consistently encapsulated, although to a variable extent. However, the PS in question is hyaluronic acid—an antigen against which antibody responses would be unwanted as it is a major component of human connective tissues 10 . The capsule of Neisseria meningitidis group B is likewise poorly immunogenic as a vaccine 11 , an observation which may be explained, at least in part, by the structural similarity of the capsular PS with polysialic acid moieties which decorate components of mammalian tissues including the central nervous system 12 .

Nevertheless, the PS capsular antigens of many other pathogenic bacteria do induce substantial protective serum antibody responses when used as vaccines. However, for most of these antigens, this is not true in young children. Although the age of 2 years is often cited as that at which such responses start to be seen, in fact the doses of these antigens needed to elicit protective responses and the average age at which such responses become active vary quite substantially and predictably between antigens. For example pneumococcus type 3 capsular PS is relatively immunogenic in infants whereas types 6A and 6B are extremely poor immunogens, with other types ranging in between 13 .

One is left wondering exactly why this is so. Presumably it is no accident. This implies some relative survival advantage of this temporary anergy, perhaps less marked than for the fully ‘invisible’ antigens described above, but operative nonetheless. On the other hand, it is also possible that the encapsulated bacteria that infect human children today may not have been around long enough in evolutionary time for the survival advantage of vigorous early immune responses to their capsules yet to have taken effect.

In any case, faced with the real problem of the serious morbidity of these infections in young children and evidence that serum antibodies to capsular antigens protect, such theoretical considerations have taken second place to efforts to render these antigens immunogenic in this high risk group. The principle that made this possible was established over 70 years ago with the first description of an effective bacterial PS protein conjugate vaccine 14 . Covalent conjugation of PS haptens to protein carriers renders them capable of inducing humoral immune responses with the characteristics of T cell dependent antigens: responses with memory, affinity maturation and, critically, immunogenicity in young children. A conceptual schema for this, as most usually expounded, is depicted in Figure 1, which combines the afferent functions of antigen recognition and presentation and the efferent function of antibody production and release into a single B cell for simplicity’s sake.

Schematic diagram of mechanism of action of PS-protein conjugate vaccines.


Voir la vidéo: Anatomie bactérienne (Août 2022).