Brevet FR2487198A1 — publié le 19820129

La présente invention est relative à une nouvelle substance immuno-suppressive, à son procédé d'isolement et à ses applica- tions en thérapeutique. Mario P. Arala-Chaves et coll. (J. Clin. Invest. vol. 64, oct. 1979, p. 871-883) ont montré que des extraits bruts de Streptococcus intermedius avaient une puissante activité immuno- suppressive. Le Demandeur a maintenant réussi à isoler la substance res- ponsable de cette activité immuno-suppressive et a ainsi permis son application en thérapeutique. La nouvelle substance immuno-suppressive selon l'invention est une protéine possédant les propriétés physico-chimiques sui- vantes: 1 - Elle possède un point isoélectrique de 4, 25; 2 - Elle possède un spectre d'absorption ultra-violet, comme représenté sur la fig. 1, présentant un maximum à 260.nm. 3 - Elle possède une masse moléculaire d'environ 90 000 daltons. 4 - Elle est colorable au bleu de Coomasie; elle n'est pas colorable au bleu de méthylène ni au PAS. - Elle est résistante à la désoxyribonucléase, à la ribonu- cléase A et à la neuraminidase. Elle est sensible aux dk, 6 et 8 chymotrypsines et à la trypsine. En outre, elle est sensible à la chaleur: elle est totalement détruite à 70 C après 30 mn, partiellement détruite à 56 C après mn et très légèrement détruite après incubation à 37 C pendant 24 heures. De plus, elle adhère au Sephadex et à l'acétate de cellulose et l'on pense qu'elle contient de la phénylalanine parmi ses constituants principaux. Il a également été constaté que cette substance forme des com- plexes avec d'autres constituants biologiquement inactifs présents dans les extraits non purifiés. La substance selon l'invention peut être obtenue à partir de produits secrétés par certains microorganismes et notamment par Streptococcus intermedius. Les produits secrétés par ces microorganismes peuvent être notamment obtenus selon la technique déjà décrite par Mario P. Arala-Chaves et coll. (référence déjà citée), qui consiste à effectuer une culture du microorganisme, séparément du milieu de culture, sur une membrane de dialyse, à laver la membrane, à éliminer les microorganismes du liquide de lavage par centrifugation et à con- centrer le liquide débarassé des microorganismes par ultracentrifu- gation ou dialyse sous vide. La séparation de la substance selon la présente invention de ces extraits; peut être effectuée par une double isoélectrofocalisation préparative sur gradient de saccharose à pH 3, 5 - 6 puis à pH 4 - 5 et isolement des fractions présentant une activité immuno-suppres- sive. L'isoélectrofocalisation préparative peut être mise en oeuvre selon une technique basée sur les principes décrits par A. Winter et C. Karisson (1976) Preparative electrofocusing in density gradients. LKB Application Note 219, page 1 - 15. Les fractions contenant la substance selon l'invention ont été isolées par mesure de l'activité immuno-suppressive selon les techniques suivantes: a) Captage de E 31Ij -thymidine par des cellules mono- nucléaires humaines stimulées par PHA. Des cellules mononucléaires de sang provenant de 6 donneurs différents sont obtenues à partir de sang défibriné après centrifuga- tion sur un gradient Ficoll-métrizoate de sodium selon la méthode de Boyum (Scand J. Clin. Lab. Invest. 21:7-109). Ces cellules sont cultivées selon la méthode de Du Bois et coll. (Tissue Antigens 3: 402-409) dans des tubes de Nunc. On utilise comme milieu de culture du milieu essentiel minimal (MEM de Gibco Diagnostics). complété avec 20 % de sérum AB humain frais 2487 198 inactivé par la chaleur et des antibiotiques (100 U/ml de pénicilline, fg/ml de streptomycine). Le milieu est tamponné avec du tris-HCI. On utilise de la phytohémagglutinine (PHA, Gibco) comme stimulant de la concentration finale de 1/40. Les fractions à tester sont ajoutées, soit au début des cultures, soit après l'addition du stimulant. Deux jours après le début de la culture, on ajoute aux cultures 0, 5 ci de [ 3H] -thymidine, 24 heures avant la récolte. Les cultures sont récoltées 24 heures après. On détermine l'activité immuno-suppressive par la réduction du captage de (3H] -thymidine dans ces cultures par rapport à des cultures témoins stimulées par PHA. b)C aptage de D 3H J -thymidine par des cellules mononu- cléaires humaines stimulées par MLC. Cette technique, qui est une variante de la précédente, utilise une culture de lymphocytes mixte (MLC). On réalise une culture de lymphocytes mixte bidirectionnelle avec 1, 5.10 cellules mononucléaires de deux donneurs humains HLA-incompatibles. On ajoute les fractions à tester au début des cultures à des dilutions de 1/200 à 1/25600. Cinq jours après le début de la culture on ajoute aux cultures 0, 5p Ci de L 'H 7 -thymidine. Les cultures sont récoltées 24 heures après. c) Immunisation de cellules mononucléaires humaines contre SRBC, consistant à inhiber la génération in vitro de cellules mono- nucléaires de sang périphérique humain capable de produire des anticorps contre les globules rouges de mouton. On a utilisé la méthode déjà décrite par Mario P. Arala- Chaves et coll. (référence déjà citée). d) Essai in vivo chez la souris. On a utilisé la méthode précédemment décrite par Mario P. Arala-Chaves et coll. (référence déjà citée). On illustrera ci-après plus spécifiquement l'isolement de la substance selon l'invention à partir de Streptococcus intermedius. On cultive Streptococcus intermedius dans des conditions anaérobies sur des disques de membranes stériles de dialyse (lais- sant passer les substances jusqu'à une masse moléculaire de 12000 à 14000) ayant un diamètre de 100 mm disposées à la surface d'un milieu de culture tryptone-glucose-agar (contenant 20 g de tryptone, g de glucose, 4 g de K2H4P04, 1 g de KH2PO4, 2 g de Nall, 250 mg de MgSO4. 7H20, 17 mg de MnSO4 et 15 g d'agar dans un litre d'eau distillée). On étale sur la membrane de dialyse 0,1 ml de suspension bactérienne contenant 108 cellules par ml à l'aide d'un tampon d'ouate. La culture est effectuée à 37 C pendant 24 heures. On retire ensuite les membranes et on les laisse avec un volume minimal de tampon phosphate de potassium 0, 05 M, pH 7, 5. On centrifuge à 29 000 g pendant 15 mn le liquide de lavage pour séparer les micro- organismes. On concentre le surnageant environ 10 fois par ultra- filtration sous pression positive avec un filtre Anricon PM 10. Cette dernière opération permet en outre la séparation des éléments nutritifs dialysables provenant du milieu de culture. On obtient des préparations concentrées contenant 1490 pg/ml de pro- téine. Les préparations concentrées de produits secrétés par Streptococcus intermedius sont ensuite soumises à une double iso- électrofocalisation préparative. Cette isoélectrofocalisation préparative est effectuée sur une colonne LKB 8100-1 de 110 ml. On utilise en premier lieu un gradient de pH de 3, 5 à 6 en mélangeant des proportions égales d'ampholytes de pH 3, 5 - 5 (LKB 1809-111) et de pH 4 - 5 (LKB 4-6) de façon à avoir une concentration finale en ampholytes de 2 % (poids/volume). On effectue une seconde isoélectrofocalisation préparative avec un gradient de pH de 4-5 afin de séparer les fractions semi- purifiées par la première isoélectrofocalisation. On utilise à cet effet des ampholytes ayant un pH de 4-5 (Servalyst) également d'une concentration finale en ampholytes de 2 % (poids/volume). La solution de l'anode, au fond, est constituée d'acide phospho- rique à 1 0 M et la solution de la cathode au sommet, constituée d'hydroxyde de sodium à l1 0 M. De plus, le gradient de pH est stabilisé pour empêcher la convection à l'aide d'un gradiént de densité verticale de saccharose réalisé en mélangeant une solution dense de saccharose (50 % p/v) avec une solution légère (5 % p/v) de saccharose en utilisant un mélangeur de gradient LKB 8121. Pratiquement, la colonne est remplie aux 2/3'de son volume et les échantillons sont mélangés avec la solution dense dans la proportion de 2/1 (v/v) et déposés avec précuation sur le sommet du gra- dient. Le reste de la solution de gradient est ensuite déposée au- dessus. Les échantillons sont constitués dans chaque cas de 3 pré- parations concentrées différentes de produits secrétés par Streptococcus intermedius ou de deux préparations de fraction semi-purifiée de ces préparations concentrées. Tous les échan- tillons sont reconstitués dans un volume de 3 à 6 ml après une nuit entière de dialyse à 4 C contre la glycine à 1 % p/v. Les conditions d'isoélectrofocalisation consistent en une ten- sion constante de 1600 volts pendant 16 heures avec une intensité initiale de 10 mA, qui atteint une intensité terminale de 2 mA. Ensuite le voltage est augmenté jusqu'à 1800 volts pendant 4 heures de plus. Pendant l'expérience, la colonne est réfrigérée, la tempé- rature étant de 2 C à l'entrée et de 5 C à la sortie de la colonne. L'élution de la colonne est faite en poussant le gradient depuis le fond jusqu'au sommet grace à l'injection d'eau distillée à l'aide d'une pompe péristaltique avec un débit d'approximativement 25 ml par heure. L'éluat est collecté en fractions de 1.5 ml. Le pH est mesuré à la température ambiante de chaque tube. Les fractions sont regroupées selon leur densité optique mesurée à 280 minm. Les ampholytes et le saccharose sont retirés des fractions grâce à une dialyse contre un volume d'une solution de glycine à 1%, puis par au moins deux étapes de dialyse sous vide. Quand la majeu- re partie du liquide est extrait du sac de dialyse, la-solution résiduel- le est mélangée à 50 volumes de milieu MEM (Gibco Diagnostics) et les échantillons sont de nouveau dialysés afin de ramener au même volume que l'échantillon initial qui a été fractionné. A l'issue du premier fractionnement, on a regroupé les frac- tions en 7 fractions principales (FI à F VIII) en fonction de leur den- sité optique. On a représenté sur la fig. 2 la densité optique des fractions et les 7 fractions principales regroupées. On a également reporté sur la fig. 2 le pH des fractions éluées. L'activité immuno-suppressive a été trouvée dans les fractions F V (pH 4, 52 - 4,68) et F VI (pH 4,70 - 5,25) mais principalement dans la fraction F VI, à la fois par les tests in vitro d'inhibition du captage de f 3HJthymidine par des cultures stimulées par PHA ou MLC et in vivo chez la souris. Les fractions combinées F V + VI représentant environ 6 % de la teneur totale en protéines de la préparation concentrée initiale. Les fractions combinées F V + VI ont été soumises à un second fractionnement par isoélectrofocalisation entre pH 4 et 5. On a re- présenté sur la fig. 3 la densité optique des fractions ainsi obtenues et le pH de ces fractions. L'activité immuno-suppressive a été trouvée dans la fraction F 3' (pH 4, 1 - 4, 4). Cette fraction contient 15 l g/ml de protéine soit environ 1 % de la concentration initiale en protéines. L'activité immuno-suppressive a été observée dans les 4 tests (a, b, c et d) mentionnés ci-dessus. On donnera dans le Tableau Ici-après les résultats obtenus dans les tests de captage de [3 H 3-thymidine de cultures stimu- lées par PHA et MLC. TABLEAU I Captage de [ HJ -thymidine Les nombres entre parenthèses indiquent les valeurs moyennes de 3 essais, exprimées sous forme de pourcentage par rapport aux témoins. On donnera dans le Tableau II ci-après les résultats obtenus dans le test d'immunisation de cellules mononucléaires humaines contre SRBC. TABLEAU II Concentration PHA MLC O (témoin) 35.821 - 1.889 33.571 - 1.169 1/400 56+ l 64 + 19 (0,15%) - (0,19%) 1/800 75 7 134 +11 (0,21%) (0,4 %) 1/1600 107 + 15 171 ± 15 (0,3 % ) (0,5 %) 1/3200 1.074 + 111 235 + 11 (3 %) (0,7 %) 1/6400 - 9.393 + 396 2.014 + 181 (26 %) (6 %) Concentration % par rapport aux témoins 2 U MLC 50 + 2 5 4 25 +_ 7, 5 8 3 +1,3 U MLC = unités d'activité biologique MLC, c'est-à-dire quantité de substance produisant une réduction de 50 % dans le captage de 3H] -thymidine stimulée par MLC. Pour l'essai in vivo chez la souris, on a injecté une quantité de la fraction F3' correspondant à 1 g de protéine par voie intra- péritonéale à des souris, deux jours avant l'antigène constitué. par des erythrocytes de mouton. On a obtenu une réponse correspondant à 5 - 1, 5 % de celle obtenue pour les souris témoins n'ayant pas reçu d'injection de protéine. La fraction F3' a été soumise à une électrofocalisation analy- tique sur gelde polyacrylamide entre pH 4 et 6. On obtient une seule bande colorable au bleu de Coomasie. Cette bande a un point isoélec- trique de 4, 25. Cette bande n'est pas colorable au bleu de méthylène ni au PAS (méthode de détection des glycoprotéines utilisant de l'aci- de périodique et un réactif de Schiff). Le spectre d'absorption UV entre 240 et 370 mm représenté sur la Fig. 1, révèle un maximum d'absorption à 260 mm. La masse moléculaire de la substance présente dans la fraction F3' a été esti- mée à 90. 000 daltons, par mesure de la migration sur gels de poly- acrylamide à 7, 5 % selon la méthode de Weber et Osborn (J. Biol. Chem. 244, 4406 - 4412), ainsi que par mesure de la mobilité selon la méthode de Thorun -et Maurer (Disc electrophoresis and related techniques of polyacrylamide gel electrophoresis - Maurer, Walter de Gruyter Berlin Eds 8-31). La substance présente dans la fraction F3' est sensible à l'ac- tivité protéolytique des A, S et chymotrypsines ainsi que de la trypsine. Elle est résistante à la désoxyribonucléase, à la ribo- nucléase A et à la neuraminidase. Elle est en revanche très sensible à la chaleur: elle est totalement détruite à 70 C après 30 mran, par- tiellement détruite à 56 C après 30 mn et très légèrement détruite à 37 C pendant 24 heures. Ces éléments confirment la nature protéique de la substance isolée. 2 4 8 7 198 On a en outre constaté que cette protéine adhère au Sephadex et à l'acétate de cellulose. Aussi, compte tenu de son maximum d'absorption à 260 mm on pense qu'elle contient de la phénylalanine parmi l'un de ses constituants principaux. Il apparait que la protéine isolée a une remarquable activité immunosuppressive qui apparait dans les différents tests utilisés à des doses très faibles, bien inférieures à la DL 50 par voie intra- péritonéale chez la souris qui est supérieure à 1 mg/kg. Plus généralement, la substance selon l'invention peut être isolée des produits secrétés par les microorganismes ou organis- mes suivants a - Bactéries Bactéries filamenteuses Gram + Actinomyces (A. israeli, A. viscosus, A. naeslundii, A. odontolyticus) Corynebactéries dont C. diphteriae, C. pyogenes, C. pseudotuberculosis, C. (Propionibacterium) acnes, G. Granulo- sum, C. parvum, C. vaginale. Listeria dont L. monocytogenes. Erysipelothrix rhusiopathiae. Bacillus sont B. cereus. Lactobacillus dont L. casei. Clo stridie s sont C. perfringens. Bacilles acido-alcoolo résistants Mycobactéries sont M. Tuberculosis, M. bovis, M. avium, M. leprae. Cocci Gram + Staphylocoques dont S. aureus, S. epidermididis. Streptocoques: S. pyogenes, S. mutans, S. mitis, S. sanguis, S. salivarius, S. intermedius et S. (Diplococcus) pneumoniae. Micrococcus sp et Diplococcus sp anaérobies. Bactéries filamenteuses Gram - Leptotrichia buccalis Fusobacterium (F. fusiforme, F. nucleatum) Bacteroides(B. melaninogenicus ssp. intermedius et melani- nogenicus, B. oralis, B. asaccharolyticus). Bacillus (Capnocytophagd ochraceus. Campylobacter (Vibrio) fetus, C. coli, C. jejuni, C. sputorum. Spirillum Eikenella corrodens Ramibacterium ramosum Cocci Gram - Neisseria (N. gonorrhoeae, N. meningitidis, N. mucosa, N. perflava, N. subflava) Veillonella parvula Ristella fragilis Enterobactéries: Enterobacter, Serratia, Klebsiella, Citrobacter, Escherichia (E. coli), Proteus, Providencia. Pseudomonas dont P. aeruginosa Francisella tularensis Versinia (Y. pestis, Y. pseudotuberculosis, Y. enteroco- litica) Haemophilus (H. influenzae, H. aegyptius, H. ducreyi) Brucella (B. melitensis, B. abortus, B. suis) Aeromonas Moraxella Bordetella (B. pertussis, B. bronchiseptica) Pasteurella (P. multocida, P. pneumotropica) Vibrio (V. cholerae, V. eltor) Spirochetes Leptospira (L. icterohaemorrhagiae) Treponema (P. pallidum) Borrelia (B. recurrentis) Mycoplasmes Mycoplasma (M. orale, M. salivarium) Rickettsies Rickettsia (R. mooseri, R. prowazeki) Coxiella (C. burneti) Chlamydiacées Chlamydia (C. trachomatis, C. lymphogralumatosis) (C. psittaci) b - Champignons Candida (C. albicans) Cryptococeus neoformans Histoplasma caspulatum Aspergillus fumi gatus c - Parasites Protozoaires Amibes: Entamoeba (H. histolytica) Flagellés: - flagellés sanguicoles et S.R.E. Trypanosoma (T. gambiense, T. cruzi) Leischania (L. donovani, L. tropica) - flagellés intestinaux et genito-urinaires Trichomonas vaginalis Giardia intestinalis Sporozoaires: Toxoplasma gondii Plasmodium (P. falciparum, P. vivax) Pneumocystis carinii Helminthes: - Nematodes Ascaris lumbricoides Strongylofdes stercoralis Trichinella spiralis Onchocerca volvulus Tremrnatodes Fasciola hepatica Shistosoma (S. mansoni) -Cestodes Taenia soliumn Echinococcus granulosus. La substance selon l'invention peut être utilisée en thérapeu- tique comme immuno-suppresseur. Elle trouve des applications, aussi bien en médecine humaine qu'en médecine vétérinaire, pour la prévention du rejet des organes transplantés, par exemple les transplantations rénales, les greffes de moelle osseuse, les greffes cardiaques, ainsi que pour le trai- tement des maladies auto-immunes, par exemple le lupus erythéma- teux disséminé, la polyarthrite rhumatoitlde, les syndromes hémato- logiques auto-immuns, les syndromes néphrotiques, pour le traite- ment des maladies à immun-coniplexes, des syndromes inflamma- toires, des affections rhumatologiques, des maladies du collagène, des manifestations allergiques, pour le traitement des affections neurologiques, odonto-stomatologiques respiratoires (ORL pulmo- naires), digestives,(maladie de Crohn, recto-colite hémorragique), urinaires et gynécologiques, pour le traitement des affections néo- plasiques. A cet effet, la substance selon l'invention peut être présentée sous diverses formes de compositions thérapeutiques, notamment sous forme d'une solution ou d'une suspension dans un soluté physio- logique ou dans un excipient huileux ou encore d'une émulsion eau dans l'huile ou huile dans l'eau pour une administration intra-dermique, sous- cutanée, intramusculaire, intraveineuse, intrarachidienne, ou sous forme intégrée dans des particules lipidiques, sous forme lyo- philisée, sous forme d'aérosols, sous forme buvable, sous forme de comprimés, dragées ou gélules pour une administration par voie orale, ou encore sous forme de suppositoires pour une administra- tion rectale ou d'ovules pour une administration gynécologique. Elle peut également se présenter sous forme de pommade, de spray ou de gel, dans un excipient adéquat, pour une administra- tion topique. Elle peut en général être administrée à l'homme à des doses de 0,1 à 10 mg. REVENDICATIONS 1. Protéine ayant une activité immuno-suppressive et possé- dant les propriétés physico-chimiques suivantes: (1) elle possède un point isoélectrique de 4, 25; (2) elle possède un spectre d'absorption ultraviolet, comme représenté sur la fig. 1, présentant un maximum à 260 nm; (3) elle possède une masse moléculaire d'environ 90 000 daltons; (4) elle est colorable au bleu de Coomasie; elle n'est pas colorable au bleu de méthylène ni au PAS; (5) elle est résistante à la désoxyribonucléase, à la ribo- nucléase A et à la neuraminidase; elle est sensible aux o la trypsine. 2. Procédé d'obtention d'une protéine selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on soumet des produits secrétés par des microorganismes à une double isoélectrofocalisation sur gradient de saccharose à pH 3, 5 - 6, puis à pH 4 - 5 et l'on isole les fractions présentant une activité immuno-suppressive. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on utilise comme matières de base les produits secrétés par Streptococcus intermedius. 4. Composition thérapeutique ayant une activité immuno-sup- pressive, caractérisée en ce qu'elle contient à titre de principe actif une protéine selon la revendication 1.