Brevet FR2651581A1 — publié le 19910308

MOYENS POUR LE DIAGNOSTIC DE NEUROPATHIES DEMYELINISANTES, EN PARTICULIER DE LA SCLEROSE EN PLAQUES L'invention concerne des moyens pour le diagnostic in vitro de neuropathies démyélinisantes, en particulier de la sclérose en plaques ou SEP. Les études statistiques de l'Organisation Mondiale de la Santé montrent que la SEP est une maladie en extension dans le monde et notamment dans ses régions de prédilection que sont les pays de climat tempéré et froid. 50.000 cas sont répertoriés en France, le nombre de cas réels devant être supérieur. La même proportion de malades se retrouve dans l'ensemble des pays d'Europe et d'Amérique du Nord à climat tempéré ou froid, ainsi que dans les zones correspondantes de l'hémisphère sud. L'étude de la SEP et d'autres neuropathies démvélinisantes a montré que des facteurs variés, génétiques et/ou géographiques, ou encore infectieux, peuvent jouer un rôle dans leur déclenchement. Leur nature et leur mécanisme d'action ne sont pas élucidés à ce jour. Il est admis cependant qu'à un certain stade, la maladie évolue en une attaque autoimmune de la myéline dans les tissus du système nerveux central avec formation de plaques de myéline dégénérée. On observe également une invasion de macrophages et de différents types de lymphocytes et un isolement final des plaques par des astrocytes. Les analyses biochimiques effectuées n'ont pas permis d'identifier des constituants spécifiques de la myéline que ce soit des lipides, des acides nucléiques ou des protéines, dotés de propriétés antigéniques et constituant une cible pour les anticorps produits dans ces maladies. Après les échecs des expériences tentant de mettre en évidence dans les liquides céphalo-rachidiens de patients atteints de SEP des anticorps dirigés contre des antigènes protéiques ou lipidiques majeurs de la myéline, certains groupes de recherche se sont intéressés à la Myelin associated glycoprotein MAG puis à la Myelin-Oligodendrocyte Glycoprotein MOG, sans que des résultats positifs en soient clairement issus. Une autre approche a consisté à rechercher si les anticorps présents dans les liquides céphalo-rachidiens de patients atteints de SEP étaient dirigés contre des épitopes viraux et en particulier des rétrovirus du type HTLV-1. Les résultats obtenus ont montré cependant une spécificité insuffisante de la réaction, de très nombreuses réactions positives ayant été observées chez des patients atteints d'autres maladies neurologiques que les neuropathies. L'étude par les inventeurs de lectines particulières liant les glycannes riches en mannose a montré qu'elles correspondent à des antigènes spécifiquement reconnus par des anticorps présents dans les liquides céphalo-rachidiens de malades atteints de neuropathies démyélinisantes, plus particulièrement de sclérose en plaques. L'invention vise donc l'utilisation de telles lectines pour le diagnostic in vitro de neuropathies démyélinisantes. Elle a plus particulièrement pour but de fournir des moyens de diagnostic de ces maladies, à savoir une méthode permettant de les détecter à un stade précoce en utilisant lesdites lectines et un kit renfermant les éléments permettant d'effectuer le diagnostic. L'invention est ainsi caractérisée par l'utilisation pour le diagnostic de neuropathies démvélinisantes, notamment de la SEP, de lectines endogènes reconnaissant les glycannes riches en mannose, ou de leurs sous- unités protéiques, ces lectines ou leurs sous-unités présentant une parenté immunologique respectivement avec les lectines cerebelleuses solubles (CSL) ou leurs sous-unités protéiques. L'expression "parenté immunologique" signifie que ces lectines endogènes, ou leurs sous-unités, sont capables de former des complexes du type antigène- anticorps avec les anticorps reconnaissant respectivement les CSL ou leurs sous-unités. Les lectines cerebelleuses solubles ou CSL sont décrites par ZANETTA et al dans Journal of Neurochemistry, 1987, p.1250-1257. Dans cet article, on rapporte l'isolement à partir du cervelet de rat de CSL et de sous-unités protéiques. Ces CSL et leurs sous- unités précurseurs sont caractérisés par leur affinité pour les glycannes riches en mannose portés par des glycoprotéines insolubles dans des détergents neutres tels que le Triton X-100R. Les sous-unités telles qu'obtenues par extraction à partir de cervelet de rat selon cet article présentent des poids moléculaires (PM) de 31,5 kDa, 33 kDa et 45 kDa. L'utilisation définie ci-dessus a conduit à l'élaboration d'une méthode de diagnostic de sclérose en plaques et autres neuropathies démyélinisantes caractérisées par - l'incubation d'un prélèvement de liquide céphalo- rachidien d'un patient avec une lectine endogène telle que définie cidessus, dans des conditions permettant la réalisation d'une réaction du type antigène- anticorps, - la révélation du complexe immunologique éventuellement formé selon les méthodes classiques de révélation des immunoglobulines. Les résultats obtenus en appliquant ce test sur un ensemble de prélèvements de liquides céphalo-rachidiens ont montré, comme il ressort des exemples donnés ci- après, sa grande sensibilité ainsi qu'une remarquable spécificité permettant un dépistage précoce de la maladie. Ce test présente en outre l'avantage de relever de l'analyse immunologique biomédicale classique et de présenter en conséquence un prix de revient modéré. A l'appui du diagnostic effectué sur la base de la méthode de l'invention, il est possible d'effectuer des examens complémentaires en ayant recours par exemple à la RMN (résonnance magnétique nucléaire) qui permet de visualier des lésions disséminées de la substance blanche. Les lectines endogènes utilisées dans la méthode de diagnostic de l'invention sont des lectines partiellement purifiées ou des préparations pures. Les lectines ou leurs sous-unités sont largement distribuées dans les tissus des mammifères, des oiseaux et des poissons et peuvent être isolées à partir de ces tissus selon des techniques de purification variables, mais avantageusement fondées sur l'affinité de ces lectines pour les glycannes riches en mannose. On utilise des CSL ou des lectines endogènes présentant une parenté immunologique avec les CSL de rat, par exemple des lectines CSL isolées à partir d'autres mammifères, d'oiseaux, de poissons ou d'autres organismes moins évolués. En variante, la méthode de diagnostic de l'invention est mise en oeuvre avec une ou plusieurs des sous-unités de ces lectines. Des sous-unités de CSL préférées sont du type de celles obtenues dans le procédé de ZANETTA et al évoqué plus haut. Il s'agit en particulier des sous-unités de 45 kDa, 33 kDa et 31,5 kDa. L'incubation des lectines endogènes ou de leurs sous-unités avec le prélèvement à tester est réalisée avantageusement à température ambiante en milieu tampon. On utilise plus spécialement un milieu tampon de pH voisin de la neutralité de force ionique relativement élevée tel que le tampon de type TBS (10 mM Tris-HCl pH 7,2 contenant 0,15 M de NaCl) ou le tampon de type PBS (25mM NaH2zPO4 - Na2HPO4 pH 7,2 contenant 0,15 M de NaCl). L'étape de révélation des immunoglobulines fixées sur les lectines endogènes CSL est réalisée avantageusement en utilisant soit des immunoglobulines anti-IgG-humaines marquées, soit des molécules de type non immunitaires. Les immunoglobulines anti-IgG-humaines sont marquées, notamment avec une enzyme ou un réactif radioactif. Comme enzyme, on citera la peroxydase, la phosphatase alcaline, la 1-galactosidase qui correspondent aux enzymes de marquage les plus utilisées à ce jour. Un réactif classique est constitué par de l'iode. Les molécules de type non immunitaires sont par exemple constituées par la protéine A marquée. Le marquage est effectué le plus généralement par l'iode. Il est clair que d'autres enzymes ou réactifs radio-actifs, ou encore d'autres formes de marquage sont utilisables dès lors qu'ils permettent de révéler la réaction antigène-anticorps considérée. L'invention vise également un kit de diagnostic caractérisé en ce qu'il comprend: - au moins une lectine endogène ou une de ses sous- unités, telles que définies ci-dessus; - les solvants et agents nécessaires pour l'étape d'incubation et/ou de révélation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention sont rapportés dans les exemples qui suivent relatifs, à l'obtention de CSL partiellement purifiée et à son utilisation pour détecter la présence d'anticorps antiCSL chez des patients atteints de sclérose en plaques. Dans ces exemples, il est fait référence aux figures 1 et 2 qui représentent respectivement: - la figure 1 une photo d'immunoblots obtenus avec des prélèvements de liquides céphalo-rachidiens, et - la figure 2, les histogrammes de distribution des diagnostics. EXEMPLES 1. PREPARATION D'UNE FRACTION ANTIGENIQUE DE CSL PARTIELLEMENT PURIFIEE On procède à une solubilisation spécifique de CSL avec du mannose, comme décrit dans l'article de ZANETTA et al précité, la CSL provenant de cervelets de jeunes rats. Cette opération et les suivantes sont effectuées à 4 C, en utilisant des tampons auxquels on ajoute, juste avant utilisation, des inhibiteurs de protéase, à savoir du fluorure de phénylméthyl sulfonyle (PMSF) et de l'ester méthylique de la p-tosylarginine (respectivement 0,1 et 0,3 mM). Le matériel solubilisé en présence de mannose purifié (fraction TNM), est précipité à 4 C, durant 30 min., par addition d'acide trichloracétique à 15%, puis on centrifuge à 4 C. On lave le culot dans du méthanol pur. On sèche sous un léger courant d'air, puis on solubilise à raison de lmg/ml dans le tampon dissociant de Laemmli. On chauffe ensuite 5 mn à 900C avant d'effectuer une électrophorèse. L'électrophorèse est réalisée sur un gel de polyacrylamide (à 13%) en présence de SDS dans le système tampon de Laemmli sur des plaques de gel de 0,75mm d'épaisseur. On dépose 200pl d'une fraction enrichie en CSL sur une longueur de 130mm et on laisse la migration se développer durant 6 heures sous courant constant de mA. Le gel est transferré sur des filtres de nitrocellulose selon les techniques classiques. Après 4h de transfert sous voltage constant (36V), avec une intensité de 0,4 Amp., le bord du blot est coloré avec de l'Amido BlackR. Le reste du filtre de nitrocellulose est saturé avec une solution d'albumine de sérum bovin ou BSA (3%) dans un tampon Tris-HC1 (lOmM), pH 7,2 contenant 150mM de NaCl (tampon TBS), pendant 2 heures à température ambiante. Le filtre est lavé à l'eau et conservé dans l'eau à 4 C jusqu'à utilisation. 2. INCUBATION DE LA FRACTION ANTIGENIQUE AVEC UN PRELEVEMENT DE LIQUIDE CEPHALO-RACHIDIEN DE PATIENTS ATTEINTS DE MALADIES NEUROLOGIQUES DIVERSES Le filtre de nitrocellulose précédemment obtenu est découpé en bandes de 2 mm de largeur qui sont transférées sur les pistes d'un récipient d'incubation contenant 0,75 ml d'une solution à 3% de BSA dans le tampon TBS. Après incubation avec faible agitation pendant au moins 1 heure à température ambiante, on ajoute 0,75 ml de liquide céphalo-rachidien. Les bandes sont soumises à agitation durant 3 heures à température ambiante, puis sont lavées à 15 reprises, sur une période de 2 heures, incubées 10 min. dans 3% de BSA dans le tampon TBS et rincées dans du TBS pour une autre période de 2 heures. 3. MARQUAGE ET REVELATION DE COMPLEXE ANTIGENE- ANTICORPS On ajoute aux bandes obtenues après rincage du BSA (1,5 ml d'une solution à 3% dans TBS) et on incube pendant 30 min. à température ambiante avant addition d'IgG anti-humaines de chèvre marquées avec HRP ou de la phosphatase alcaline (dilution finale 1/500). Les IgG proviennent de la Société IMMUNOTECH. Les échantillons sont soumis à agitation durant environ 14 heures à 4 C et rincés comme décrit ci- dessus. La révélation des échantillons est effectuée selon la technique au chloronaphtol pour HRP avec un substrat PromegaR pour la phosphatase alcaline. Après réaction à température ambiante, les bandes sont lavées dans l'eau et séchées entre des filtres de papier. Les échantillons positifs correspondent à ceux montrant une coloration des bandes ayant des PM de 45, 33 ou 31 kDa caractéristiques de CSL. Cette coloration n'apparaît pas dans les expériences effectuées en l'absence d'anticorps du liquide céphalo-rachidien ou en utilisant les liquides céphalo-rachidiens de patients ayant d'autres maladies neurologiques que la sclérose en plaques. 4. RESULTATS La photo rapportée sur la figure 1 montre un échantillonage des immunoblots permettant de révéler la présence d'anticorps anti-CSL dans le liquide céphalo-rachidien de patients atteints de sclérose en plaques ou d'autres maladies neurologiques. Les résultats des figures a) à g) correspondent aux situations suivantes: a) coloration d'une préparation de protéine utilisée comme antigène à l'aide d'Amido BlackR (fraction TNM de cervelets de jeunes rats enrichie en CSL). On constate dans cette préparation partiellement purifiée la présence de bandes à 31,5, 33 et 45 kDa, caractéristiques des sous-unités de la CSL; b) coloration obtenue en l'absence de liquide céphalo-rachidien et en utilisant des anticorps anti- humains de chèvre marqués avec HRP ou AKP; c) aspect obtenu en utilisant du liquide céphalo- rachidien de patients présentant des hémorragies méningées dues à des traumas mécaniques. On note une coloration de fond avec absence de bandes colorées définies; d) et g) correspondent à l'immunodétection de bandes de CSL en utilisant le liquide céphalo-rachidien de patients avec la sclérose en plaques comme sources d'anticorps anti-CSL; la révélation du complexe antigène-anticorps est effectuée en utilisant des immunoglobulines anti-humaines marquées avec HRP ou AKP. On observe que les sous-unités colorées de CSL varient d'un patient à l'autre. La sous- unité de 31 kDa est révélée dans d) 1-3, la sous-unité de 45 kDa dans d) 4-9. Dans quelques cas, les sous-unités de 31 et 33 kDa de CSL sont fortement colorées avec un schéma de coloration différent de celui de la sous-unité de 45 kDa; e) et f) correspondent aux mêmes expériences mais avec les liquides céphalo-rachidiens de patients atteints d'autres maladies neurologiques que la sclérose en plaques. e) correspond à des maladies non infectieuses n'affectant pas la barrière hémato- encéphalique et f) à des cas de méningite virale. Dans 4 cas, une bande à 67 kDa a été colorée à la suite d'une réaction immunologique. Chez un patient de cette série d'expériences, cette bande n'est observée que durant les phases aig es de la maladie. Des bandes de kDa et 27 kDa sont détectées dans quelques cas. Ces résultats montrent que les immunoblots de patients atteints de sclérose en plaques diffèrent totalement de ceux des patients ayant d'autres maladies neurologiques. Les bandes ne sont pas colorées lorsqu'on n'ajoute pas de liquide céphalo-rachidien (voir figure 1 b)) ou quand les liquides cérébro- rachidiens sont obtenus à partir de patients ayant des pathologies différentes de la sclérose en plaques (figure 1 c), 1 e) et 1 f)). 255 échantillons de liquides céphalo-rachidiens ont été analysés au cours de ces expériences correspondant à plus de 240 patients différents. Pour les échantillons analysés 2 fois ou plus, les résultats sont toujours reproductibles pour les patients avec des diagnostics de sclérose en plaques. Un résumé de ces résultats est illustré dans la figure 2 qui donne: a - la distribution d'échantillons donnant des résultats positifs et négatifs à l'analyse par test immunochimique avec CSL comme antigène (1: échantillons totaux; 2: échantillons négatifs; 3: échantillons positifs). b - correspond à la distribution des échantillons de sclérose en plaques diagnostiquées, probables et possibles donnant des tests positifs et des tests négatifs (1: échantillons totaux positifs; 2-4: sclérose en plaques 2) cliniquement diagnostiquée, 3) probable et 4) possible donnant des tests positifs; 5 : sclérose en plaques, cliniquement diagnostiquée ayant donné des tests négatifs. c - correspond à la distribution d'échantillons au diagnostic différent de sclérose en plaques donnant des réactions positives dans le test (1: échantillons totaux; 2: polyneuropathies (clair) et syndromes cérébraux et pyramidaux (sombre); 3: méningite; 4: hydrocéphalie; 5: autres maladies. Des résultats négatifs ont été obtenus avec 170 liquides céphalorachidiens différents provenant de patients avec des maladies neurologiques variées autres que la sclérose en plaques (démence, Parkinson, syndromes vestibulaires, syndromes pseudo-bulbaires, syndromes extrapyramidaux, douleurs, lombalgies, méningites, hémorragies, etc...). Un lot d'échantillons correspondant à des patients avec des méningites hémorragiques montre une coloration de fond et une coloration spécifique d'une bande à 67 kDa sans relation avec les bandes de CSL. Pour 51 cas de sclérose en plaques (y compris la sclérose en plaques diagnostiquée cliniquement, la sclérose en plaques probables et la sclérose en plaques possible), on trouve une coloration des bandes de CSL dans 47 cas. Des résultats négatifs sont obtenus dans seulement 4 cas. Ces 4 cas correspondent à la sclérose en plaques cliniquement diagnostiquées. Dans 30 cas, une coloration des bandes de CSL est détectée sans diagnostic de sclérose en plaques. Ces cas correspondent à un faible nombre de maladies incluant les polyneuropathies (4 cas), les syndromes cérébraux et pyramidaux (6 cas), les atrophies olivo-ponto- cérébellaire (1 cas); méningites (7 cas), les hydrocéphalie (4 cas) et les autres maladies individuelles (septicémie, BROWN-SEQUARD C8Dl, tumeur et épilepsie, dysesthesie, leuco-encéphalite postradique, PF périphérique) . Ces cas vont faire l'objet d'un examen spécifique en IRM. La spécificité du test défini comme le rapport des échantillons négatifs vrais réels à la somme des échantillons négatifs réels et des faux positifs, on obtient une valeur minimale de 85% ce qui montre la grande spécificité du test. Les valeurs concernant la sensibilité sont de l'ordre de 93,5% (rapport des échantillons positifs réels à la somme des échantillons réels et des faux négatifs). Ces résultats montrent que la mise en évidence de la présence d'anticorps anti-CSL constitue un bon critère d'indication d'un diagnostic de sclérose en plaques. REVENDICATIONS 1. Utilisation pour le diagnostic de neuropathies démyélinisantes, notamment de la sclérose en plaques ou SEP de lectines endogènes ayant une affinité pour les glycannes riches en mannose, ou de leurs sous- unités protéiques, ces lectines, ou leurs sous-unités, présentant une parenté immunologique respectivement avec les lectines cerebelleuses solubles ou leurs sous-unités protéiques. 2. Méthode de diagnostic de sclérose en plaques et autres neuropathies démyélinisantes, caractérisée par - la mise en contact d'un prélèvement de liquide céphalo-rachidien d'un patient avec une lectine endogène telle que définie ci-dessus, dans des conditions permettant la réalisation d'une réaction du type antigène-anticorps, - la révélation du complexe immunologique éventuellement formé selon les méthodes classiques de révélation des immunoglobulines. 3. Méthode selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'on met en oeuvre une préparation de lectines totalement ou partiellement purifiées. 4. Méthode selon la revendication 2 ou 3, caractérisée en ce qu'on utilise une ou plusieurs sous-unités protéiques des lectines. 5. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce qu'on utilise de la CSL ou une ou plusieurs sous-unités de CSL, en particulier celles de PM de 45 kDa, 33 kDa ou 31,5 kDa. 6. Méthode selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que l'étape de mise en contact est réalisée par incubation à température ambiante en milieu tampon. 7. Kit de diagnostic de sclérose en plaques et plus généralement de neuropathies démyélinisantes, caractérisé en ce qu'il comporte: - au moins une lectine endogène ou une de ses sous- unités, telles que définies ci-dessus; - les solvants et réactifs nécessaires pour l'étape d'incubation et/ou de révélation.