Brevet FR2729571A1 — publié le 19960726

-1- FRACTION SEROCOLOSTRALE HYPOALLERGENIQUE A FORTE ACTIVITE ANTICORPS. UTILISATION ET PROCEDE DE FABRICATION D'UNE TELLE FRACTION La présente invention concerne une fraction du colostrum qui est hypo- allergénique et qui présente une activité anticorps importante. Elle concerne plus particulièrement une fraction sérocolostrale c'est-à-dire une fraction du colostrum dont on a extrait les caséines et les matières grasses. La présente invention concerne également les utilisations d'une telle fraction ainsi que les procédés de fabrication spécialement conçus pour l'obtenir. Le colostrum désigne de manière générale le mélange de sécrétions lactées et de constituants du sérum sanguin, obtenus dans les sept jours suivant la mise bas (post-partum). Il provient de la vache ou d'autres mammiferes. Comparativement au lait, le colostrum est beaucoup plus riche en protéines, notamment caséines, immunoglobulines, f-lactoglobuline, ta- lactalbumine, sérumalbumines. Depuis longtemps on a pensé utiliser les immunoglobulines présentes dans le colostrum comme anticorps contre un large spectre d'antigènes bactériens, viraux ou parasitaires. Cette activité anticorps est d'ailleurs accrue lorsque le colostrum provient de vaches hyper immunisées, par exemple contre E. coli. Notamment le document WO 92/02538 décrit la préparation, par ultra filtration d'un sérocolostrum hyperimmun contre E.coli, d'un produit contenant des molécules de masse moléculaire supérieure ou égale à 20 000 daltons. Cette préparation exerce un effet préventif sur l'affection à E.coli en réduisant le délai d'excrétion des bactéries par les animaux et en diminuant la mortalité dans le 2 5 groupe traité. Cependant selon le demandeur la préparation ainsi obtenue présente l'inconvénient majeur d'être allergénique. Le but que s'est fixé le demandeur est de proposer une fraction séro- colostrale qui soit hypoallergénique et qui ait une forte activité anticorps. - 2 - Ce but est parfaitement atteint par la fraction sérocolostrale de l'invention qui est exempte de flactoglobuline et dont le nombre de moles d'éléments à activité anticorps pour 100 g de protéines totales est d'au moins 2,5. 104. En effet la flactoglobuline est la protéine allergénique majeure puisqu'elle déclenche une réaction de sensibilité chez 82 % des patients allergiques au lait, testés avec cette protéine purifiée. Elle est particulièrement dangereuse pour les enfants génétiquement prédisposés. Les éléments à activité anticorps étant des immunoglobulines G (IgG), le nombre de moles d'IgG par 100 g de protéines totales est d'au moins 4,5. 10'4. Selon une variante préférée de réalisation de l'invention, la fraction sérocolostrale a un caractère d'hypoallergénicité marqué du fait que les éléments à activité anticorps sont des fragments F(ab')2 dIgG et que, de plus, elle est exempte d' ct-lactalbumine, de sérumalbumine et de fragments Fc des IgG. En effet bien que leur caractère d'allergénicité soit nettement inférieur à celui de la 3-lactoglobuline, il est maintenant admis que l'act-lactalbumine, la sérumalbumine et également les fragments Fc des IgG présentent aussi un certain caractère d'allergénicité. L'élimination des fragments Fc des IgG n'est cependant pas rédhibitoire au regard de l'activité anticorps des IgG, cette activité étant portée principalement par les fragments F(ab')2. 2 0 La fraction sérocolostrale de l'invention peut se présenter sous forme d'une préparation liquide, éventuellement congelée. Elle peut, préférentiellement, se présenter sous forme de poudre, obtenue notamment à partir de la préparation liquide par atomisation ou éventuellement lyophilisation. De manière générale la fraction sérocolostrale de l'invention est utilisable comme complément nutritionnel, notamment dans le domaine de la diététique. Plus spécifiquement la fraction sérocolostrale particulièrement hypo- allergénique dont les éléments à activité anticorps sont des fragments F(ab)2 dIgG est utilisable pour l'obtention d'un médicament destiné à la prophylaxie ou au traitement, par voie orale, des diarrhées animales ou humaines, que ces -3- diarrhées soient d'origine bactérienne, virale ou parasitaire. C'est un autre objet de l'invention que de proposer un procédé spécialement conçu pour la préparation de la fraction sérocolostrale de l'invention. Dans le cas o les éléments à activité anticorps de cette fraction sérocolostrale sont les immunoglobulines G, le procédé consiste à extraire les caséines d'un colostrum bovin écrémé et à adsorber la flactoglobuline contenue dans le sérocolostrum ainsi obtenu, éventuellement dilué, par mise en contact sous agitation pendant une durée prédéterminée avec une résine échangeuse d'ions de type anionique. Dans le cas o les éléments à activité anticorps de la fraction sérocolostrale sont des fragments F(ab')2 d'immunoglobulines G, le procédé consiste à extraire les caséines d'un colostrum bovin écrémé, à faire une hydrolyse contrôlée du sérocolostrum ainsi obtenu par la pepsine, et à adsorber la [.- lactoglobuline contenue dans l'hydrolysat par mise en contact de celuici, sous agitation pendant une durée prédéterminée, avec une résine échangeuse d'ions, de type anionique. Qu'il s'agisse du sérocolostrum ou de l'hydrolysat de sérocolostrum, l'opération d'adsorption de la flactoglobuline par mise en contact avec la résine anionique est réalisée en maintenant le pH à une valeur de l'ordre de 6, notamment par addition d'acide chlorhydrique. La quantité de résine anionique qui est utilisée est préférentiellement de l'ordre de 1 Kg de résine humide pour 2,5 litres de sérocolostrum ou pour 2 litres d'ydrolysat de sérocolostrum à environ 50 g par litre de matière sèche. Préférentiellement l'étape d'hydrolyse ménagée du sérocolostrum se déroule dans les conditions opératoires suivantes: - pH régulé entre 3,5 et 4,5 température comprise entre 30 et 40 C - durée comprise entre 3 et 8 heures - quantité de pepsine, mesurée en unité Anson par milligramme de protéines, - 4 - comprise entre 31 et 102. Ces conditions opératoires spécifiques ont été retenues par le demandeur comme permettant d'obtenir un rendement d'hydrolyse proche de 100 % c'est-à-dire une hydrolyse totale des immunoglobulines G, sans présenter de dégradation des fragments F(ab')2. La sélection des conditions opératoires précises est fonction du choix initial d'un des paramètres. Dans un exemple préféré de réalisation, les conditions opératoires retenues étaient les suivantes: pH 3,8; 37 C pendant 4 heures avec une quantité de pepsine correspondant à 51 unités Anson par milligramme de protéines. La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va être faite d'exemples de réalisation de fraction sérocolostrale hypoallergénique et à forte activité anticorps. Partant d'un colostrum bovin écrémé, on obtient le sérocolostrum soit par précipitation acide des caséines soit par action de la présure. Dans un premier exemple de réalisation, partant de 39,6 kg de colostrum bovin écrémé, la précipitation acide des caséines a été menée par dilution au 1/7e' du colostrum et abaissement du pH à 3,8 pendant 10 mn, ce qui permet d'obtenir une décantation rapide et un caillé compact. Cette précipitation a été suivie d'une remontée du pH jusqu'à pH 4, 6 de manière à respecter l'intégrité immunologique des immunoglobulines, et suivie d'une incubation pendant 2 heures à 37 C et enfin d'une filtration avec un sac à caillé ayant des mailles de 40 gm. On a ainsi obtenu 249,9 Kg de sérocolostrum qui ont été concentrés par ultrafiltration tangentielle en mettant en oeuvre des membranes organiques dont le seuil de coupure était de 5 000 daltons jusqu'à atteindre un volume de 59,9 litres. Selon un second mode de réalisation, on a ajouté à 78,17 litres de colostrum bovin écrémé de la présure à une concentration de 1% en poids, en présence de gluconate de calcium à 6 % (P/V) à raison de 5 % (V/V) en volume - 5- de solution de gluconate par rapport au volume de colostrum. Ce mélange a été suivi d'une incubation pendant 16 heures à 37 C, puis filtration du surnageant avec un sac à caillé permettant d'obtenir 65,5 Kg de sérocolostrum. Comme cela apparaîtra dans la suite de la présente description, le procédé d'extraction des caséines par la présure donne un meilleur rendement de restitution des immunoglobulines. Dans les deux exemples précités, ce rendement était respectivement de 65 % pour la précipitation acide et de 96 % pour l'action de la présure. Quant à l'élimination proprement dite des caséines, son efficacité était comparable dans les deux cas. Le sérocolostrum qui est obtenu soit par précipitation des caséines soit par action de la présure est ensuite traité de manière à obtenir la fraction sérocolostrale de l'invention. Celle-ci se caractérise par une hypoallergénicité certaine et par une forte activité anticorps. Dans une première variante, les éléments conférant à la fraction sérocolostrale son activité anticorps sont des immunoglobulines G. Dans ce cas la fraction sérocolostrale de l'invention est exempte de flactoglobuline et le nombre de moles dIgG par 100 g de protéines totales, contenu dans ladite fraction, est d'au moins 4,5. 104. La fraction sérocolostrale de cette première variante est préparée, à partir du sérocolostrum obtenu conformément au premier ou au second exemple précité, par adsorption de la flactoglobuline par mise en contact dudit sérocolostrum avec une résine échangeuse d'ions du type anionique. Il est à noter que la mise en oeuvre de techniques d'ultrafiltration classiques n'a pas permis au demandeur de séparer la -lactoglobuline des IgG du sérocolostrum. Par contre ceci a pu être réalisé par l'adsorption sélective de la 0-lactoglobuline grâce à la sélection du type de résine, du pH et de la concentration adéquate en protéine du sérocolostrum. Cette adsorption a été réalisée en mettant en contact, sous agitation, dans une cuve le sérocolostrum avec une quantité déterminée de résine échangeuse - 6 - d'ions de type anionique. Plus précisément il s'est agi de résine anionique faible, du type amine tertiaire, connue sous l'appellation Duolite A 568. Cette mise en contact sous agitation a eu lieu pendant 4 heures en maintenant le pH à une valeur de 6 par addition dHCl IN. La quantité de résine était de l'ordre de 1 Kg de résine humide pour 2,5 litres de sérocolostrum à environ 50 g de protéines par litre, ce qui a nécessité la dilution au demi du sérocolostrum initial, dans le cas o celui-ci avait été obtenu par action de la présure. Le rendement d'élimination de la 3-lactoglobuline est proche de 100 e%, avec parallèlement une augmentation de l'activité anticorps. Cette activité anticorps est définie dans le présent document comme étant le nombre de moles d'élément à activité anticorps pour 100 g de protéines totales. La fraction sérocolostrale ainsi obtenue présente, comparativement au sérocolostrum dont elle est issue, une activité anticorps accrue; de plus étant exempte de flactoglobuline, elle présente un caractère certain d'hypoallergénicité. Cette fraction sérocolostrale, à l'état liquide, peut être présentée par exemple sous forme de poudre, en mettant en oeuvre les techniques classiques d'atomisation ou de lyophilisation. Dans une seconde variante, préférée de l'invention, les éléments à activité anticorps de la fraction sérocolostrale ne sont plus les IgG proprement dites mais 2 0 les fragments F(ab')2 des IgG. Pour obtenir cette fraction sérocolostrale, à partir du sérocolostrum obtenu conformément au premier ou au second exemple précité, le demandeur a mis au point un procédé adapté d'hydrolyse ménagée des immunoglobulines permettant d'obtenir un rendement d'hydrolyse proche de 100 %, c'est-à-dire une hydrolyse totale des IgG, sans dégradation des fragments F(ab')2. Ce procédé met en oeuvre la pepsine à raison d'une quantité variant entre 31 et 102 unités Anson de pepsine par milligramme de protéines, un pH compris entre 3,5 et 4,5 une température variant de 30 à 40 C pendant une durée de 3 à 8 heures. Certes l'utilisation de la pepsine pour la préparation de fragments F(ab')2 -7 par hydrolyse dIgG d'origine sérique ou d'anticorps monoclonaux était déjà connue, mais il s'agissait toujours d'hydrolyse de molécules préalablement purifiées. Dans le cas présent le sérocolostrum de départ comprend encore toutes les autres protéines du colostrum à l'exception des caséines. C'est cette particularité du composant de départ ainsi que la recherche d'un rendement optimum d'hydrolyse qui soit de plus sans dégradation des fragments F(ab')2) qui a conduit à la sélection des conditions opératoires précisées ci-dessus. Dans un exemple précis de réalisation, l'hydrolyse a été menée sur le sérocolostrum dans un réacteur de 100 litres à pH 3,8 ajusté par HCI, et à 37C pendant une durée de 4 heures, avec une quantité de pepsine correspondant à 51 unités Anson par milligramme de protéines. Le contrôle du pH est réalisé à l'aide d'un pH-stat, avec HCI IN et l'hydrolyse est arrêtée par remontée du pH final à 8. Quelque soit le sérocolostrum de départ, obtenu par précipitation acide ou par action de la présure du colostrum bovin écrémé, le rendement d'obtention des fragments F(ab')2 est très élevé, compris entre 85 et 100 %. Ce haut rendement est confirmé par électrophorèse en gel de polyacrylamide dans des conditions dénaturantes en présence de dodécyl sulfate de sodium (SDS). On fait subir au sérocolostrum ainsi hydrolysé, c'est-à-dire à 1' hydrolysat le même type de traitement d'adsorption de la flactoglobuline par mise en contact avec une résine échangeuse d'ions du type anionique. Les conditions opératoires sont sensiblement les mêmes que ci- dessus, exception faite de la quantité de résine qui est plus importante à savoir de l'ordre de 1 Kg de résine humide pour 2 litres d'hydrolysat à environ 50 g par litre de protéines; de plus, dans le cas o l'hydrolysat provient du sécolostrum obtenu par action de la présure, le traitement d'adsorption est réalisé après dilution au demi de l'hydrolysat. Il est à noter que la fraction sérocolostrale qui est ainsi obtenue est particulièrement hypoallergénique puisqu'elle est totalement débarrassée de la 1- lactoglobuline et que de plus elle est exempte des fragments Fc des IgG ainsi que de l'o-lactalbumine et de la sérumalbumine, qui présentent également un certain - 8 - caractère d'allergénicité. De plus même si une fraction importante des fragments F(ab)2 est adsorbée par la résine anionique, il n'en reste pas moins vrai que l'activité anticorps de cette fraction sérocolostrale, mesurée en nombre de moles de fragments F(ab')2 pour 100 g de protéines totales a été sensiblement augmentée par rapport à la valeur de cette activité dans le colostrum lui même. Les tableaux ci-après illustrent les résultats obtenus à chaque étape du procédé de fabrication, selon les quatres voies envisagées ci-dessus, à savoir: Tableau 1: dilution et précipitation acide des caséines. Concentration par ultrafiltration. Adsorption de la -lactoglobuline par résine anionique. Tableau 2: extraction des caséines par la présure. Dilution puis adsorption de la B- lactoglobuline par résine anionique. Tableau 3: dilution et précipitation acide des caséines. Concentration par ultrafiltration. Hydrolyse ménagée par la pepsine. Adsorption de la 1- lactoglobuline par résine anionique. Tableau 4: extraction des caséines par la présure. Hydrolyse ménagée par la pepsine. Dilution puis adsorption de la 3-lactoglobuline par résine anionique. Dans tous les cas les tableaux ont été complétés par une étape ultérieure de séchage par atomisation, transformant la fraction sérocolostrale liquide en 2 0 poudre. Chaque tableau donne en regard du produit de départ ou intermédiaire ou final les valeurs chiffrées relatives à la quantité, aux matières sèches, aux éléments à activité anticorps, IgG ou F(ab')2, aux protéines totales, à l'activité anticorps et au rendement en éléments à activité anticorps. Les tableaux 3 et 4 donnent l'ensemble des résultats obtenus à partir respectivement du premier et du second exemple chiffrés d'extraction de la caséine, visés ci-dessus. Les fractions sérocolostrales hypoallergéniques et à forte activité anticorps de l'invention sont utilisables comme complément nutritionnel dans le domaine de - 9- la diététique. Elles sont également utilisables pour la préparation de médicaments destinés à la prophylaxie et aux traitements par voie orale des diarrhées animales ou humaines, de toutes origines bactérienne, virale ou parasitaire. L'avantage que présente la fraction sérocolostrale de l'invention dans cette utilisation réside dans son caractère hypoallergénique, notamment dans la version selon laquelle les éléments à activité anticorps sont les fragments F(ab')2. Il importait en effet que l'administration chez l'homme d'un médicament de ce type n'entraîne pas de réactions allergiques dues à la f-lactoglobuline, et également à la sérumalbumine, à l'ac-lactalbumine et enfin aux fragments Fc. Les anticorps bovins étant structurellement différents des anticorps humains principalement au niveau des fragments Fc, ceux-ci peuvent se comporter comme un antigène supplémentaire. Cette considération est importante si l'on prend en compte le fait qu'au cours des entérites, l'épithélium intestinal est fragilisé et laisse mieux passer les allergènes d'origine alimentaire. Dans la fraction sérocolostrale de l'invention, le fragment F(ab')2 qui est obtenu par hydrolyse ménagée des IgG par la pepsine, conserve intact ses sites de combinaison antigénique, tout en ayant une immunogénicité réduite. La présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui viennent d'être décrits à titre d'exemples non exhaustifs. En particulier le colostrum 2 0 de départ peut provenir des vaches hyper- immunisées, ce qui confè'ere à la fraction sérocolostrale obtenue un caractère anticorps spécifique complémentaire. - 10 - TABLEAU 1 Quantité MS IgG Pr Activité (104 Rendement moVlOOg Pr) en IgG (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) IgG (%) Colostrum 13,3 3,15 0,95 1,56 3,35 écrémé Dilution et précipitation acide des caséines 69 Sérocolostrum 83,9 1,58 0,619 0,751 4, 84 dilu6_ Concentration par ultrafiltration 100 Sérocolostrum 20,11 1,15 0,619 0,739 5,17 concentré Adsorption de la flactoglobuline 44,4 Sérocolostrum 22,2 0,650 0,275 0,321 5,71 hypoallergénique Séchage par atomisation 74, 2 Poudre 0,337 0,307 0,204 0,234 5, 81 - il - TABLEAU 2 Quantité MS IgG Pr Activité (104 Rendement mol/lOOg Pr) en IgG (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) IgG (%) Colostrum 28,2 6,23 1,09 3, 75 1,94 écrémé Extraction des caséines par la présure 88,9 Sérocolostrum 23,65 3,57 1,05 1,78 3, 91 Dilution puis adsorption de la flactoglobuline 43,8 Sérobolostrum 56,15 1,68 0,459 0,719 4,25 hypoallergénique Séchage par atomisation 96,5 Poudre 1,45 1,40 0,443 0,608 4,86 - 12 - TABLEAU 3 Quantité MS IgG ou F(ab')2 Pr Activité (104 Rendement en mol/100g Pr) IgG ou F(ab')2 (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) Ig 1 F(ab')2 (%) Colostrum 39,63 9,03 2,66 I 4,95 3,6, écrémé Dilution et précipitation acide des caséines 65 l Sérocolostrum 249,9 4,52 1,74 2,39 4, 9 dilué i l _ _ _ _ _ _ _ _ _ _i_ _ _ _ _ _.1.1_ _ _ _ _ I_ _ _ Concentration par ultrafiltration 100 I __ I ___ __I _ Sérocolostrum 59,9 3,29 1,82 I 2,35 5,2 concentré Hydrolyse ménagée par la pepsine i 100 Sérocolostrum 61,3 3,66 1,21 2,66 i 4,6 hydrolysé | I |_ _ Adsorption de la f-lactoglobuline 29 Sédoolostrum 67,2 1,48 1 0,33 0,89 3,7 hydrolysé I hypoallergénique Séchage par atomisation I 97 Poudre 1,23 1,14 0,32 Oe076 4,2 Poudre 1,23 1,14 I0,32J 0,76 I 4,2 _ _ _ _I _ _ _.1 _ _ _.1 _ _ I _ _ _I - 13 - TABLEAU 4 Quantité MS IgG ou F(ab')2 Pr Activité (104 Rendement en mol/100g Pr) IgG ou F(ab')2 (Kg) (Kg) (Kg) (Kg) Ig I F(ab')2 (A) i. I Colostrum écrémé 78,17 17,43 3,17 i 10,8S5 1,95 I Extraction des caséines par la présure 96 Sérocolostrumm 65,55 9,91 2,9 1 4,94 3,95 Hydrolyse ménagée par la pepsine 89 Sérocolostrum 70, 3 10,68 1 1,73 5,19 3,3 hydrfiysé, i Dilution puis adsorption de la P-lactoglobuline 3 Sérocolostrum 181,5 6,85 0,60 2,08 1 2,9 hydrolysé hypoallergénique Séchage par atomisation, 87 Poudre 4,58 4,33 | 0, 52 1,79 i 2,9 - 14 - REVENDICATIONS 1. Fraction sérocolostrale hypoallergénique et à forte activité anticorps caractérisée en ce qu'elle est exempte de f-lactoglobuline et en ce que le nombre de moles d'éléments à activité anticorps pour 100 g de protéines totales est d'au moins 2,5.10'4. 2. Fraction sérocolostrale selon la revendication 1 caractérisée en ce que, les éléments à activité anticorps étant des immunoglobulines G (IgG), le nombre de moles dIgG par 100 g de protéines totales est d'au moins 4,5. 10'4. 3. Fraction sérocolostrale selon la revendication 1 caractérisée en ce que, les éléments à activité anticorps sont les fragments F(ab')2 des IgG et en ce que, elle est exempte de a-lactalbumine, de sérumalbumine et de fragments Fc des IgG. 4. Fraction sérocolostrale selon l'une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'elle se présente sous forme de liquide, liquide congelé ou poudre. 5. Fraction sérocolostrale selon l'une des revendications 1 à 4 obtenue à partir de colostrum hyperimmun. 6. Utilisation de la fraction sérocolostrale selon la revendication 2 comme complément nutritionnel, notamment dans le domaine de la diététique. 7. Utilisation de la fraction sérocolostrale de la revendication 3 pour l'obtention d'un médicament destiné à la prophylaxie ou au traitement, par voie orale, des diarrhées animales ou humaines. 8. Procédé pour la préparation de la fraction sérocolostrale de la revendication 2 caractérisé en ce qu'il consiste à extraire les caséines d'un colostrum bovin écrémé et à adsorber la f-lactoglobuline contenue dans le sérocolostrum ainsi obtenu, éventuellement dilué, par mise en contact sous agitation pendant une durée prédéterminée avec une résine échangeuse d'ions de type anionique. 9. Procédé pour la préparation de la fraction sérocolostrale de la revendication 3 caractérisé en ce qu'il consiste à extraire les caséines d'un colostrum bovin écrémé, à faire une hydrolyse contrôlée du sérocolostrum ainsi obtenu, par la pepsine, et à adsorber la flactoglobuline contenue dans l'hydrolysat par mise en - 15 - contact de celui-ci, sous agitation pendant une durée prédéterminée, avec une résine échangeuse d'ions, de type anionique. 10. Procédé selon l'une des revendications 8 ou 9 caractérisé en ce que l'adsorption de la -lactoglobuline par mise en contact avec la résine anionique est réalisée en maintenant le pH à une valeur de l'ordre de 6, notamment par addition d'acide chlorhydrique. 11. Procédé selon la revendication 10 caractérisé en ce que la quantité de résine anionique qui est utilisée est de l'ordre de 1 Kg de résine humide pour 2,5 litres de sérocolostrum ou pour 2 litres d'hydrolysat de sérocolostrum à environ 50 g par litre de matière sèche. 12. Procédé selon la revendication 9 caractérisé en ce que l'hydrolyse ménagée du sérocolostrum se déroule dans les conditions opératoires suivantes: - pH régulé entre 3,5 et 4,5 - température comprise entre 30 et 40 C - durée comprise entre 3 et 8 heures - quantité de pepsine, mesurée en unité Anson par milligramme de protéines, comprise entre 31 et 102. 13. Procédé selon la revendication 12 caractérisé en ce que les conditions opératoires retenues sont les suivantes: pH 3,8; 37 C pendant 4 heures avec une quantité de pepsine correspondant à 51 unités Anson par milligramme de protéines.