Brevet FR2523154A1 — publié le 19830916

La présente invention concerne une fraction protéoglycanique isolée de membranes bactériennes ainsi qu'un procédé pour sa préparation et son utilisation comme immunostimulant, notamment pour l'activation des cellules N K (Natural Killer) connues pour leur pouvoir cytotoxique vis-àvis des cellules tumorales. Le brevet français N O 78 35649 déposé le 19 décembre 1978 au nom de la Demanderesse décrivait la préparation de protéoglycanes membranaires détoxifiés à partir de bactéries gram négatif et leur utilisation comme adjuvant dans des vaccins. La présente invention décrit, à partir de ce type de protéoglycanes membranaires provenant notamment d'une souche de Klebsiella pneumoniae, l'isolement d'une fraction protéoglycanique possédant des propriétés immunostimulantes dont la plus remarquable est d'activer fortement la stimulation des cellules N.K. Le procédé selon la présente invention, permettant de préparer des protéoglycanes membranaires bactériens ayant une activité immunostimulante, notamment inductrice d'interféron, à partir de protéoglycanes membranaires solubles d'une souche de bactérie gram négatif, est caractérisé en ce que: les protéoglycanes membranaires solubles d'une souche de bactérie gram négatif sont hydrolysés par le lysozyme, et en ce que l'on sépare du produit d'hydrolyse les protêo- glycanes ayant un poids moléculaire compris entre 200 000 et 400 000. Les protéoglycanes membranaires solubles utilisés comme produits de départ dans le procédé selon l'invention sont préparés, de préférence, selon les procédés décrits dans le brevet français N O 78 35649 Dans le procédé du brevet français N O 78 35649, l'étape essentielle consiste à traiter en milieu aqueux les protéoglycanes membranaires bruts, séparés par l'un quelconque des procédés connus, par une base ou un hypobromite et à récupérer la phase aqueuse contenant les protéoglycanes solubles. D'autres caractéristiques de ce procédé pourront être trouvées dans le brevet précédent dont les ensei- gnements sont incorporés dans la présente description à titre de référence. La séparation des protéoglycanes ayant un poids moléculaire compris entre 200 000 et 400 000 qui constituent la fraction active selon l'invention peut être effectuée par un procédé quelconque, en particulier en utilisant une chromatographie sur tamis moléculaire, par exemple sur une colonne de gel Sépharose CL 2 B. Le traitement par le lysozyme hydrolyse les liaisons N-acétylmuramyl-e-( 1-4)-N-acétylglucosamine des protéoglycanes en réduisant ainsi le poids moléculaire de ces fractions La durée de cette hydrolyse est de préférence comprise entre 10 minutes et 1 heure et, en général, de l'ordre de 30 minutes Avant de soumettre le produit d'hydrolyse au fractionnement chromatographique, il est intéressant d'éliminer le lysozyme et les différents sels ou composés présents. Les protéoglycanes solubles sont, de préférence, délipidés, par exemple à l'aide d'un ou plusieurs solvants des lipides, avant d'être soumis à l'action du lysozyme. Parmi les bactéries gram négatif susceptibles d'être mises en oeuvre, il faut citer plus particulière- ment Klebsiella pneumoniae, Serratia marcescens et Escherichia coli et, tout spécialement, la souche de Klebsiella pneumoniae qui est une souche non capsulée, isolée par le Centre d'Immunologie et de Biologie PIERRE FABRE et déposée à la Collection Nationale de Culture de Microorganismes (CNCM) sous le n 145-I-IP. Les protéoglycanes ainsi obtenus ont les caractéristiques physicochimiques ci-après: s 15 poids moléculaire compris entre 200 000 et 400 000 teneur en hexoses, 8 et 10 % teneur en galactose, 8 et 10 % teneur en hexosamines, 3 et 6 % teneur en acides uroniques, 4 et 6 % teneur en protéines, 35 et 50 % La présente invention concerne également l'utilisation de ces protéoglycanes à-titre de médicament En effet, ces protéoglycanes présentent de précieuses propriétés immunostimulantes. Ces propriétés immunostimulantes ont été mises en évidence par voie injectable et par voie orale chez la souris. Ainsi, il a été mis en évidence pour ces produits une forte activation des cellules N K. significative (P > 0,01) sur un lymphome induit par le virus de Moloney chez la souris Cette action est inhibée par un anti- interféron (a-IF), ce qui montre que l'activation des cellules N K par cette fraction est due à un effet inducteur d'interféron. 2523154 ' Chez les animaux jeunes, les protéoglycanes stimulent à la fois des cellules N K et pré-N K. On observe également une stimulation de la synthèse de DNA in vitro par les cellules spléniques de souris, de façon proportionnelle à la dose, et une potentialisation de la réponse anticorps précoce à la sérumalbumine bovine (BSA). En outre, une très forte stimulation des macrophages est mise en évidence dans les cinq systèmes suivants: chimiluminescence des granulocytes humains in vitro, phagocytose in vitro de la protéine A marquée par 125 I, étude de la nature des macrophages activé (la ou la-), test d'élimination du carbone colloïdal in vivo, test de protection contre Candida albicans. Dans tous les systèmes étudiés, des modifications significatives de l'activité cellulaire sont observées qui se traduisent in vivo par une augmentation marquée de l'élimination du carbone et une résistance accrue à l'infection par Candida albicans Il a été mis en évidence un impact considérable sur les premiers stades de la phagocytose de granulocytes humains, par un test de chimiluminescence Sur les macrophages par une mesure in vitro après activation in vivo, augmentation des propriétés phagocytaires en induisant simultanément un phénotype plus primitif. Les exemples suivants sont destinés à illustrer un procédé de préparation de protéoglycanes selon l'invention. EXEMPLE 1 Préparation de protéoglycanes membranaires solubles a) Isolement des _erotéo 2 glycanes membranaires bruts _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ __ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ La biomasse de la souche de Klebsiella pneumoniae 145-I-IP est dispersée dans un tampon Tris-H Cl 0,01 M, p H 7,0, contenant Na Cl 0,15 M glacé puis soumise à un broyage mécanique destiné à rompre les parois cellulaires. Le lysat bactérien est clarifié par une centrifugation de 10 minutes à 7 500 g puis le surnageant est centrifugé pendant 45 minutes à 30 000 g. Le culot est dispersé dans une solution aqueuse de Na Cl 0,15 M La suspension est à nouveau clarifiée minutes à 7 500 g puis centrifugée 45 minutes à 30 000 g. Le culot est repris dans l'eau distillée puis à nouveau soumis à un cycle de centrifugation à 7 500 g puis 30 000 g. Le culot de protéoglycanes membranaires bruts est alors repris dans 1/4 du volume initial d'eau distillée, la suspension est clarifiée 10 minutes à 7 500-g et le surnageant est lyophilisé. b) Extraction des _rotéoglxcanes membranaires solubles Les protéoglycanes membranaires bruts lyophilisés sont dispersés dans Na OH ( 0,1 M) puis soumis à une hydrolyse ménagée pendant 1 heure à 56 C Apres refroidissement, la suspension est neutralisée par H Cl dilué puis dialysée 24 heures contre de l'eau distillée. La suspension est alors clarifiée par centrifugation 45 minutes à 30 000 g puis le surnageant est filtré sur membrane 0,22 p le filtrat est lyophilisé. EXEMPLE 2 Préparation de la fraction immunostimulante a) Délipidation des protéo 2 lycanes membranaires solubles Le lyophilisat de protéoglycanes membranaires solubles obtenu à l'exemple 1 est délipidé par une première extraction de 2 heures à 25 C dans un mélange chloroforme/méthanol ( 2/1). Apres essorage sur un verre fritté n 4, le résidu est extrait 2 heures à 25 C dans un mélange éther/éthanol ( 1/3). Après essorage sur verre fritté N O 4, le résidu est desséché sous vide. b) Traitement par le lysozyl Le résidu sec de protéoglycanes solubles délipidés est dissous dans du tampon Tris-H Cl 0,015 M, p H 8,0, contenant EDTA, Na 2 0,008 M et 80 mg/l de lysozyme. Après 30 minutes d'incubation à 25 C, la solution est chromatographiée sur une colonne de Biogel P 30 dans l'eau distillée. Le premier pic élué au volume d'exclusion est recueilli puis dialysé contre de l'eau distillée. Après filtration sur membrane 0,22 i, le filtrat est lyophilisé. c) Fractionnement chromatoqraphigue Le lyophilisat précédent est dissous dans du tampon Tris-H Cl 0,01 M, p H 7,0, puis soumis à un fractionnement par chromatographie de tamisage moléculaire sur une colonne de gel Sépharose CL 2 B, équilibrée avec le même tampon. Les fractions correspondant au pic contenant l'activité immunostimulante ayant un poids moléculaire compris entre 200 000 et 400 000 sont regroupées puis dialysées contre de l'eau distillée. Le dialysat est stérilisé par filtration sur membrane 0,22 p puis lyophilisé stérilement. Le lyophilisat constitue la fraction protéoglycanique immunostimulante qui sera utilisée dans les exemples suivants. La fraction protéoglycanique telle qu'elle est isolée en un pic homogène sur Sépharose CL 2 B présente les caractères analytiques moyens suivants: poids moléculaire, (= 300 000) teneur en hexoses, 9,3 % teneur en galactose, 8,8 % teneur en hexosamines, 4,5 % teneur en acides uroniques, 5,3 % teneur en protéines, 42,5 % teneur en ARN, protéoglycanes obtenus dans l'exemple 2. L'ensemble des tests N K décrits ci-après ont été, conduits selon le protocole général décrit dans Kiessling R et Wigzell H, Immunol Rev 44, ( 1979). EXEMPLE 3 Activation des cellules N K par voie injectable Animaux: souris CBA/J de 4 mois (màles) Cellules cibles:-YAC-1 sensibles aux N K (lymphome induit par le virus de Moloney chez la souris). Protocole Les souris reçoivent par voie intra-péritonéale pg de la fraction protéoglycanique dans 0,2 ml de PBS. Le test est effectué 24 heures après. Les résultats mesurés sont rassemblés sur le graphique de la figure 1. Sur ces graphiques, on a représenté le pourcentage de lyse des cellules cibles en fonction du rapport en nombre de cellules effectrices (c'est- à-dire des cellules N K) par rapport aux cellules cibles. Sur la figure 1, la courbe 1 correspond à des animaux traités alors que la courbe 2 correspond à un groupe témoin. On constate une forte activation des cellules N.K chez les animaux traités par rapport aux animaux témoins. La réponse est significative (P > 0,01) par rapport aux valeurs témoins dans ce test. EXEMPLE 4 Activation des cellules N K par voie orale Animaux: souris CBA/H Cellules cibles: cellules YAC sensibles aux N K. (Lymphome Moloney) cellules P 815 insensibles aux N K. (DBA/2 mastocytome). Protocole Les souris ont reçu chaque jour par voie orale 1 dose de 15 pg de fraction protéoglycanique pendant 14 jours; une dose identique de 15 pg est ensuite administrée également par voie orale le 18 ème jour. Résultats a) Cellules YAC (sensiblesl Les résultats mesurés sont représentés sur le graphique de la figure 2. Sur ce graphique, on a représenté le pourcentage de lyse des cellules cibles en fonction du rapport entre les cellules effectrices et les cellules cibles mais à différentes époques Ainsi on a indiqué en t le nombre de jours écoulés depuis le début du traitement et pour chaque jour on a mesuré le pourcentage de lyse à quatre dilutions différentes: 200/1, 100/1, /1 et 25/1 Les points représentent chacun la moyenne d'un certain nombre d'essais et on a laissé apparaître les résultats observés pour trois groupes d'expériences. Les points blancs représentent les résultats observés pour les animaux traités, les points noirs pour les animaux témoins. Les résultats sont extrêmement nets, on constate une augmentation hautement significative de l'activité N K Cette activité qui est détectable dès le 3 ème jour devient très importante au 6 ème et au 9 ème jour et se maintient à un niveau très élevé pendant toute la durée de l'expérimentation ( 21 jours). b) Cellules P 815 (non sensibles L Les résultats observés montrent que contraire- ment au test N K positif utilisant comme cible les cellules YAC, il n'y a pas de cytotoxicité significative décelable à aucun moment de l'expérimentation. EXEMPLE 5 Vérification de la génération d'interféron par la fraction protéoglycanique Animaux: souris CBA/J de 5 mois (m Ales) Cellules cibles: YAC-l sensibles aux N K. Nulli Teratoma sensibles aux N K. Protocole Le test N K est fait par le protocole habituel avec des animaux recevant la fraction protéoglycanique seule ou avec l'anti-interféron (a- IF). Les résultats observes sont rassemblés sur les graphiques des figures 3 et 4 établies comme cela est indiqué dans l'exemple 3. Le graphique de la figure 3 rassemble les résultats observés sur les cellules cibles YAC. la courbe 1 correspond aux animaux traités, la courbe 2 correspond aux animaux non traités, la courbe 3 correspond aux animaux traités à la fois par les protéoglycanes et l'anti-interféron. Le graphique de la figure 4 représente le même type de résultats mais pour des cellules cibles Nulli. Ces résultats indiquent clairement que la fraction protéoglycanique active très fortement les cellules N K par l'intermédiaire d'une génération d'interféron. REVENDICATIONS 1) Procédé de préparation de protéoglycanes membranaires bactériens ayant une action inductrice d'interféron à partir des protéoglycanes membranaires solubles d'une souche de bactérie gram négatif, caractérisé en ce que: les protéoglycanes membranaires solubles d'une souche de bactérie gram négatif sont hydrolysés par le lysozyme, et en ce que on sépare du produit d'hydrolyse les protéoglycanes ayant un poids moléculaire compris entre 200 000 et 400 000. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on sépare les protéoglycanes par chromato- graphie sur tamis moléculaire. 3) Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on sépare les protéoglycanes par chromato- graphie sur un gel Sépharose CL 2 B. 4) Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les protéoglycanes solubles sont délipidés avant l'hydrolyse par le lysozyme. 5) Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que la délipidation est effectuée par extraction à l'aide d'un ou plusieurs solvants des lipides. 6) Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la bactérie gram négatif est choisie parmi: Klebsiella pneumoniae, Serratia marcescens, Escherichia coli. 7) Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la bactérie gram négatif est un Klebsiella pneumoniae. 8) Protéoglycane membranaire bactérien obtenu par la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 7. 9) Protéoglycanes immunostimulants provenant de membranes bactériennes, caractérisés par: un poids moléculaire compris entre 200 000 et 400 000, une teneur en hexoses entre 8 et 10 % une teneur en galactose entre 8 et 10 % une teneur en hexosamines entre 3 et 6 % une teneur en acides uroniques entre 4 et 6 % une teneur en protéines entre, 35 et 50 %. ) Protéoglycanes selon la revendication 9, caractérisés en ce qu'ils proviennent de Klebsiella pneumoniae, Serratia marcescens ou Escherichia coli. 11) Protéoglycanes selon la revendication 10, caractérisés en ce qu'ils proviennent de Klebsiella pneumoniae. 12) Protéoglycanes selon l'une des revendications 9 à 11, caractérisés en ce qu'ils présentent la composition suivante: poids moléculaire 300 000 teneur en hexoses 9,3 % teneur en galactose 8,8 % teneur en hexosamines 4,5 % teneur en acides uroniques 5,3 % -teneur en protéines 42,5 %. 13) A titre de médicaments, les protéoglycanes selon l'une des revendications 8 à 12.