FR 2606789 A1 19880520 FR 8615963 A 19861117 PREPARATIONS D'ADENYLATE CYCLASE PURIFIEES, PROCEDE D'OBTENTION DE CES PREPARATIONS ET LEURS APPLICATIONS BIOLOGIQUES - _______________________________________________________ L'invention a pour objet des préparations d'AC purifiées, un procédé d'obtention de ces préparations et leurs applications biologiques. On sait que l'adénylate cyclase, ou en abré- viation AC, est exprimée par des bactéries du genre Bordetella ou Bacillus anthracis, responsables d'in- fections aiguës chez les vertébrés. Divers travaux ont porté sur l'étude des ef- fets biologiques de cette enzyme sur les cellules des vertébrés. Cependant, l'étude de ses caractéristiques de structure et de ses propriétés se trouve limitée par le caractère hétérogène des préparations d'AC décrites à ce jour. La mise au point par les inventeurs d'un pro- cédé de purification d'AC a permis d'obtenir des prépa- rations d'AC ayant une activité spécifique au moins deux fois supérieure à celles des préparations connues et de mettre en évidence des caractéristiques propres de l'AC. L'obtention de préparations de pureté élevée a permis également de développer des applications biologiques de grand intérêt pour le diagnostic, le traitement et/ou la prévention des maladies provoquées par les bactéries évoquées ci-dessus. L'invention a donc pour but de fournir de nou- velles préparations d'AC de pureté élevée. Elle vise également à fournir un procédé d'ob- tention de ces préparations de mise en oeuvre aisée. L'invention vise, en outre, les applications biologiques de ces préparations purifiées. En particu- lier, elle vise à fournir des anticorps polyclonaux formés contre ces préparations et selon un aspect spécialement intéressant des préparations d'anticorps monoclonal reconnaissant spécifiquement un épitope de l'AC et exerçant un rôle protecteur vis-à-vis des in- fections provoquées par les Bordetella. L'invention vise en,outre les réactifs biolo- giques élaborés à partir des anticorps polyclonaux et plus spécialement monoclonaux. Les applications biolo- giques comprennent également l'élaboration de vaccins contre les maladies infectieuses provoquées par ces bactéries, par mise en jeu de l'épitope reconnu spéci- fiquement par les préparations d'anticorps monoclonal. Les préparations enzymatiques d'AC selon l'in- vention sont caractérisées en ce qu'elles possèdent une pureté élevée et sont pratiquement totalement dépourvues de produits contaminants bactériens, notamment de pertussis toxines, de lipopolysaccharide (ou LPS) et d'hémagglutinine filamenteuse (ou FHA). Ces préparations sont également caractérisées 2 en ce que l'AC se présente sous une forme homogène sédi- mentant sur un gradient de densité en saccharose avec un coefficient S égal à 3,6. Dans ces préparations homogènes, l'AC peut exister sous deux formes moléculaires d'environ 45 et 43 kDa respectivement, structurellement apparentées. Selon un autre aspect, ces préparations sont caractérisées en ce qu'elles possèdent une activité pouvant atteindre et même dépasser 1600 pmole de cAMP min-1 mg-1. On notera qu'une unité d'AC correspond à une umole d'adénosine 3':5'-monophosphate ou, en abrévia- tion, cAMP, formé en 1 min à 30C à pH 8. Dans les préparations définies ci-dessus, l'AC est libre ou sous forme d'un complexe en association avec des protéines eucaryotes, plus spécialement avec la calmoduline. La constante d'association de l'AC avec la calmoduline dans ces complexes, est de 10 nM environ. Les préparations d'AC selon l'invention sont également caractérisées en ce que l'activité catalytique est portée par un fragment de 25 kDa, site de combinai- son à la calmoduline et protégé par celle-ci contre les digestions trypsiques. Les préparations d'AC de pureté élevée selon l'invention sont des préparations élaborées à partir de cultures de bactéries exprimant l'AC. Il s'agit plus spécialement des bactéries pathogènes dont l'AC est ca- pable d'interférer avec l'AC des cellules eucaryotes. On citera plus particulièrement celles du genre Bordetella ou Bacillus anthracis. Des préparations d'AC de Bordetella particu- lièrement préférées au regard des applications thérapeu- tiques envisagées comprennent de l'AC provenant de Bordetella responsables de pathologies respiratoires des vertébrés telles que, chez l'homme, Bordetella Dertussis et Bordetella Parapertussis, et chez l'animal, Bordetella bronchisentica et Bordetella avium. L'invention vise également un procédé d'obten- tion de préparations d'adénylate cyclase de haute pure- té. Ce procédé est caractérisé par l'étape de mise en contact d'un surnageant préalablement concentré de cultures de bactéries exprimant l'adénylate cyclase, ou d'un extrait de ces bactéries, avec de la calmoduline. Selon un mode de réalisation permettant d'ob- tenir l'enzyme pur sous forme libre, on utilise de la calmoduline fixée à un support. L'enzyme présent dans le surnageant concentré ou dans l'extrait bactérien, fixé à la calmoduline lors de l'étape de mise en contact, est ensuite récupéré à l'aide d'un agent dénaturant, qui est à son tour éliminé pour obtenir la préparation enzyma- tique libre. Le support auquel est fixée la calmoduline est constitué par un matériau inerte vis-à-vis de la prépa- ration renfermant l'enzyme, et capable de-retenir les molécules de poids moléculaire élevé. Dans une variante, le support est constitué par un gel. On utilise avantageusement un produit sur lequel est déjà fixée la calmoduline, tel que le produit commercial Affigel calmoduline t Pour obtenir la fixation de l'AC contenue dans le surnageant concentré ou dans l'extrait bactérien, on soumet le mélange gel-calmoduline et surnageant ou ex- trait à une agitation à basse température. Selon une autre variante, le support sur le- quel est fixée la calmoduline est un matériau filtrant du type des filtres Millipore, capable de retenir sélectivement au moins la majeure partie de l'enzyme. D'une manière générale, le matériau filtrant est en nitrocellulose ou en une matière plastique et présente une porosité de 0,45-0,22 jm. On récupère l'adénylate cyclase fixée sur le complexe support-calmoduline à l'aide d'un agent déna- turant. De préférence, on utilise de l'urée en milieu tampon. Une dissolution satisfaisante de l'AC dans l'urée est obtenue avec de l'urée 4 à 8,8M. L'urée est ensuite éliminée de la préparation enzymatique par exemple par dialyse ou filtration. On obtient ainsi des préparations enzymatiques de pureté élevée, ayant une activité spécifique attei- gnant ou même dépassant 1100 u/mg de protéines. On notera que lorsqu'on utilise un surnageant concentré, on purifie l'adénylate extracytoplasmique. Avec un extrait bactérien, le procédé de l'invention conduit & l'obtention de préparationSd'AC periplasmique. Les mêmes caractéristiques sont observées pour l'AC d'origine extracellulaire ou periplasmique. Selon un autre mode de réalisation permettant d'obtenir l'enzyme sous forme d'un complexe de grande stabilité avec la calmoduline, on ajoute de la calmo- duline à une préparation enrichie d'au moins 90 % en adénylate cyclase, puis on met en contact le mélange, de préférence en réalisant une chromatographie d'affinité, avec un échangeur d'ions de faible porosité, tel que le DEAE-Sephacel. En augmentant la force ionique du tam- pon de lavage, on élue le complexe. Cette variante permet d'obtenir avec des ren- dements d'environ 40% des préparations d'AC fixée à la calmoduline, de grande stabilité, dont l'activité spéci- fique peut atteindre et même dépasser 1600 u/mg de pro- téine. La préparation enrichie en adénylate cyclase mise en oeuvre est obtenue à partir d'un surnageant de culture concentré, dont le pH a été amené à 7,0 et fil- tré à l'aide d'un échangeur d'ions, avantageusement du DEAE-Sephacel. Le surnageant concentré mis en oeuvre dans le procédé de l'invention est obtenu avantageusement en soumettant un surnageant de cultures bactériennes ex- primant l'AC à une ou plusieurs opérations de filtra- tions à l'aide de filtres de nitrocellulose ou en ma- tière plastique, de porosité avantageusement Ae 0,45-0,22 pm, en particulier ceux de type Millipore;, puis en incubant les filtres avec un agent détergent afin de libérer l'AC et en éliminant de la préparation d'AC les matériaux insolubles présents. L'agent détergent est un détergent non ioni- que, de préférence du Triton- ou du NPLC. L'extrait bactérien utilisable aux fins de purification de l'adénylate cyclase est obtenu, par exemple, par traitement des cellules bactériennes ex- primant l'adénylate cyclase avec de l'urée et récupé- ration du surnageant. Les bactéries exprimant l'adénylate cyclase utilisées pour les cultures sont choisies parmi les bactéries pathogènes dont l'AC est capable d'interférer avec l'AC des cellules eucaryotes. Il s'agit plus par- ticulièrement de Bordetella ou Bacillus anthracis. Parmi les Bordetella, on citera: Bordetella Pertussis, Bordetella bronchiseptica, Bordetella para- pertusis et Bordetella avium. L'étude sur un modèle de souris, d'infections produites par des bactéries synthétisant de l'adénylate cyclase avec des rendements élevés, a permis de mettre en évidence le rôle protecteur d'anticorps polyclonaux ou encore d'anticorps monoclonaux formés contre les pré- parations enzymatiques purifiées définies ci-dessus. L'invention concerne donc également en tant que produits nouveaux, des anticorps polyclonaux dirigés contre ces préparations enzymatiques. Ces anticorps sont obtenus par exemple par immunisation d'animaux tels que le lapin ou la souris à l'aide des préparations d'AC en question dans lesquelles l'AC est libre ou sous forme de complexe avec des pro- téines eucaryotes, notamment la calmoduline, et récupé- ration selon les techniques classiques des immunsérums renfermant les anticorps, puis des anticorps eux-mêmes. L'invention concerne également des anticorps monoclonaux tels qu'obtenus par fusion, à un myélome de souris, de lymphocytes spléniques de souris immunisées avec l'adénylate cyclase purifiée. Ces préparations d'immunoglobulines monoclo- nales sont caractérisées en ce qu'elles reconnaissent spécifiquement un épitope de i'AC purifiée qui permet l'induction de la synthèse d'anticorps protecteurs. L'invention vise particulièrement la prépara- tion d'anticorps monoclonaux (8-25) qui immunoprécipite, dans les extraits bruts, et les préparations de l'enzyme purifiée à partir des cellules bactériennes, un triplet de 50,45 et 43kDa ainsi qu'une protéine de haut,poids moléculaire supérieur à 100 kDa. La souche d'hybridome productrice d'anticorps monoclonaux entre également dans le cadre de l'inven- tion. Une telle souche a été déposée à la Collection Nationale de Cultures de Microorganismes sous le n' 1-610 le 9 octobre 1986. D'une manière avantageuse, les anticorps selon l'invention exercent un effet immunoprotecteur vis-à-vis de l'AC. Ces propriétés sont mises à profit pour proté- ger l'homme ou l'animal des effets pathogènes des bacté- ries ci-dessus. Dans cette application, on a recours à une administration locale, dans le cas d'infections re- spiratoires par voie intranasale ou intratachéale, ou par voie parentérale. On utilise les excipients clas- siques tels que le phosphate de calcium ou l'hydroxyde d'aluminium. Les anticorps monoclonaux de l'invention permettent d'effectuer une sérothérapie et une séropro- phylaxie spécifiques. Les anticorps de l'invention sont également utilisables pour la purification de l'AC, y compris des autres espèces en cas de réactivité croisée et pour le diagnostic précoce de la maladie. Ils sont en effet particulièrement appropriés pour le dépistage des mala- des et des porteurs latents. Ils permettent également l'isolement de bac- téries et de mutants ce qui leur confère un intérêt supplémentaire. Ces applications en tant que réactifs de diag- nostic mettant en jeu des radioimmunoessais, le test ELISA, ou des déterminations par produits marqués par I sont des produits nouveaux qui entrent dans le champ de l'invention. Selon un autre aspect de grand intérêt, l'in- vention fournit également, grâce aux anticorps monoclo- naux définis ci-dessus, un épitope actif de l'AC reconnu spécifiquement. Les essais de toxicologie réalisés sur l'AC purifiée ayant démontré l'absence de toxicité de cette enzyme administrée par voie intranasale sur la souris, cette AC purifiée est avantageusement utilisée pour l'élaboration de principes vaccinants, sous réserve qu'elle ne donne pas de réactions croisées avec l'AC des eucaryotes traités. Les vaccins selon l'invention sont donc carac- térisés en ce qu'il s'agit de vaccins moléculaires ren- fermant un épitope actif de l'AC en association avec un véhicule pharmaceutique, capable d'induire une infection et des effets toxiques chez l'homme ou l'animal. On a recours avantageusement aux doses et formes d'adminis- tration habituelles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront dans les exemples qui suivent, relatifs à l'obtention de préparations purifiées d'AC et à leurs applications biologiques, et en se référant aux figures, qui représentent respectivement: - les figures 1A à 1C, la variation de la radioactivité et de l'activité AC, pour différentes dilutions de surnageants de culture concentrés, ces surnageants ayant été incubés avec de la 125I calmodu- line, puis centrifugés selon un gradient de sucrose; - les figures 2a et 2b, les photos de prépa- rations purifiées selon l'invention soumises à une analyse SDS-PAGE; - la figure 3, une carte peptidique par protéolyse limitée de 125I-AC; - les figures 4a et 4b, la variation de l'activité en pourcentage en fonction du temps; - les figures 5a et 5b, l'analyse en gradient de sucrose de produits de digestion par la trypsine d'un complexe 125IAC-calmoduline; la figure 6, un radioimmunoessai d'AC; - la figure 7, les cinétiques de l'infection pulmonaire induite par des inoculats; - la figure 8, une photo d'une alvéolite hémorragique chez la souris produite par des clones de B. Pertussis; - les figures 9a et 9b, deux photos corres- pondant respectivement à une analyse selon SDS-PAGE de surnageant concentré, de deux préparations d'AC puri- fiées et d'un extrait bactérien, et à un immunoblot avec l'anticorps monoclonal 8-25. Dans les exemples qui suivent, l'ioduration des produits est réalisée comme suit. On opère à température ambiante en utilisant la méthode à la chloramine-T (Greenword et al., Biochem. J. 89, 114-123, 1963). La calmoduline iodurée a une radioactivité spécifique de 20 Ci/mrnol; elle est stable sur deux mois lorsqu'on la stocke à -20C. Avant l'ioduration, le complexe AC-calmoduline obtenu après purification sur DEAE-Sephacel, est chroma- tographié sur hydroxylapatite afin d'éliminer l'agent détergent. La préparation 125I-AC est stable pendant deux mois à -20'C. Les analyses des produits des exemples sont effectuées comme suit. L'activité de l'AC est mesurée selon la mé- thode de White A.A. dans Methods Enzymol., 38C, 41-46, 1974 telle que modifiée par Hanoune et al. (J. Biol. Chem., 252, 2 039-2 046, 1977). La réaction est effectuée dans un milieu con- tenant 50 mM Tris-HCl, pH 8, 6 mM de MgCl2, 100 p d'albumine de sérum bovin, 0,12 mM de CaCl2 et 0,1 M de calmoduline lorsqu'elle est ajoutée. Une unité d'AC correspond, comme indiqué ci- dessus, à 1 pmole de cAMP formée en une minute à 30'C à pH 8. Les protéines sont mesurées soit selon Bradford (Anal. Biochem., 248-254) ou selon Schulz et al. (Anal. Biochem., 91, 354-356, 1978). On effectue la méthode SDS-PAGE selon Leemli (Nature, Londres, 227, 680-685, 1976). Les gels sont co- lorés à l'argent comme décrit par Morrissey (Anal. Biochem., 117, 307-310, 1981) ou autoradiographiés après exposition aux pellicules X-omat AT à -70'C. EXEMPLE 1: Culture de Bordetella Dertussis et obtention d'un surnageant à concentration élevée en adénylate cyclase. On effectue une préculture de Bordetella pertussis, 18323, phase I (souche ATCC 9797) et d'un variant avirulent, phase IV, spontanément, stable de cette souche, pendant 48 heures à 36' C, sur un milieu d'agar modifié Stainer-Scholte supplementé avec de la cyclodextrine (selon Imaizuni et al. dans J. Chim. Microbiol., 17, 781-786, 1983). On transfère ensuite la préculture dans un milieu liquide modifié de Stainer- Scholte sans cyclodextrine. Les cultures liquides sont soumises à agita- tion à 150 t/min. pendant 24 heures à 36 C, dans un erlenmeyer de 1 litre contenant 250 ml de milieu. On poursuit la culture jusqu'à l'obtention d'une densité optique DO650 = 1,2 0,2. Les bactéries sont alors éliminées par centrifugation à 5000 xg durant 25 min. Les surnageants de culture sont conservés à -30'C jusqu'à utilisation ou concentrés directement. Aux fins de concentration, on filtre, sur des filtres de type Millipore HAWP de 0,45 e, 3 litres de surnageant de culture contenant environ 10 pg de protéines et 0,1 unité d'enzyme par ml. On retient ainsi plus de 90% de l'activité enzymatique sur les filtres. % environ de cette activité peuvent être récupérés par incubation des filtres dans 40 ml d'un tampon A consti- tué par du Tris.HCl, 50 mM, pH 8 contenant 6 mM de MgCl2 et 0,1% de Triton X.100 . Le matériau insoluble est éliminé par centrifugation durant 30 min. à 15000 x g à 4' C. L'activité spécifique du surnageant de culture concentré est de 115 unités par milligramme de protéine. EXEMPLE 2: Procédé d'obtention d'adénylate cyclase extracytoplasmique purifiée sous forme libre. On ajoute 40 ml de surnageant de culture con- centré à 0,8 à 1 ml d'Affigel-calmodulines et on agite lentement le mélange à 4' C pendant 18 heures. Plus des 2/3 de l'activité enzymatique sont retenus sur le gel. On fait sédimenter l'Affigel-calmoduline par centrifu- gation à 300 x g pendant 1 minute, on lave à plusieurs reprises avec NaCI 0,5 M dans le tampon A. On récupère l'adénylate cyclase à partir du gel à l'aide de 2,5 ml d'urée 8,8 M dans le tampon A. On élimine l'urée par filtration sur une colonne de Séphadex G-25R, équili- brée avec le tampon A. Cette préparation enzymatique possède une activité spécifique de 1100 unités/mg de protéine. On peut la conserver à -80' C sans perte d'activité sur plusieurs semaines. EXEMPLE 3: Procédé d'obtention d'adénylate cyclase pu- rifiée à partir d'extraits bactériens. On soumet une culture de bactéries exprimant de l'AC activable par de la calmoduline à un traitement avec de l'urée 8M durant environ 2 heures à température ambiante. On récupère le surnageant qui constitue l'ex- trait bactérien et on le met en contact avec le gel Affigel-calmoduline dans les conditions rapportées ci- dessus. On obtient une préparation enzymatique de pu- reté élevée présentant sensiblement la même activité spécifique. EXEMPLE 4: Procédé d'obtention d'AC purifiée sous forme d'un complexe avec la calmoduline. On utilise un surnageant de culture concentré. On ajuste ce surnageant à pH 7,0 à l'aide d'imidazole 1,5M (pH 6,5) et on fait passer 40 ml de ce matériau sur une colonne de 5 ml de DEAE-Sephacel, équilibrée avec le * tampon A à un débit de 10 ml/h. On ajoute de la calmodu- line dans l'effluent (0,2 pM concentration finale). On fait passer le mélange sur une colonne de 3 ml de DEAE- Sephacel. On fixe ainsi 95% de l'activité de AC sur la colonne. Après lavage avec NaCl 0,1M dans le tampon A, on élue le complexe ACcalmoduline avec NaCl O,3M dans le tampon A, à un débit de 3 ml/h. L'activité spécifique de l'AC est de 1600 u/mg de protéines. Cet enzyme peut être conservé à -80' C sans perte de son activité sur plusieurs semaines. EXEMPLE 5: Etude des préparations enzymatiques d'AC purifiées. - Etude des propriétés de liaison à la calmoduiine: On fait incuber différentes quantités d'enzyme avec une quantité constante de (I 125) calmoduline, puis on sépare le mélange par centrifugation selon un gra- dient de densité en saccharose. Cette opération est réalisée comme suit: On fait incuber 0,5 ml du tampon A contenant nM de (125I) calmoduline de cerveau de boeuf (20 Ci/mmol) et 3 dilutions de surnageant de culture concentré (A: 5 u/ml, B: 1 u/ml, C: 0,2 u/ml). L'in- cubation est réalisée à 4 C durant une heure. On ef- fectue ensuite une centrifugation avec gradient en sac- charose de 5 & 20% durant 16 heures à 35000 t/min. dans un rotor SW41 On recueille des fractions de 0,5 ml dont on analyse la radioactivité et l'activité AC (me- surée en présence de calmoduline et exprimée en -3u/ml). Pour chaque opération, on utilise comme référence, a: la pyruvate kinase (20 = 10s) b: la lactate déhydrogénase (S20 w = 7S); c: la créa- tine kinase (S 20,w = 5S). Les résultats obtenus sont rapportés sur les figures 1A à 1C sur lesquelles on indique d'une part la radioactivité (courbe à -- A) et d'autre part l'activité AC (courbe A -- A) pour les fractions recueillies. Les courbes A, B, C correspondent aux dilutions des surnageants indiquées ci-dessus). L'examen de ces figures montre que lorsqu'on utilise de l'AC en excès par rapport à la calmoduline radiomarquée (figure 1A) 80% de la radioactivité sont déplacés d'un coefficient de sédimentation de 2S cor- respondant à celui de la calmoduline à 3,9S. L'enzyme mesurée par son activité, sédimente sous forme d'un pic non symétrique ayant une valeur S de 3,6 qui correspond à celle de l'AC libre et d'un épaulement à 3,9 S. Cet épaulement correspond au complexe AC-calmoduline. Lorsque le rapport de l'AC à la calmoduline est de 1:1 (figure lB) ou 1:5 (figure 1C) on récupère respectivement 70% de la radioactivité dans le pic 3,9S. La proportion de (125I) calmoduline libre à celle liée dans les trois conditions, permet d'estimer une constan- te d'association avec l'AC de 10nM. Cette valeur est très proche de celle calculée de 5 nM à partir de la courbe d'activation de l'activité de l'AC par la calmo- duline. - Etude par la métode SDS-PAGE (sodium dodecylsulfate- polyacrylamid gel electrophoresis) On étudie selon la méthode SDS-PAGE (10% d'acryla- mide) avec coloration du gel à l'aide d'argent, l'AC purifiée avec a/ de l'Affigel-calmoduline, ou b du DEAE-Sephacel. Les résultats obtenus sont rapportés sur les figures 2a et 2b. Sur la figure 2a, la piste 1 corres- pond au surnageant de culture concentré, la piste 2 aux protéines non liées à l'Affigel-calmoduline et la pis- te 3 aux protéines éluées à partir de l'Affigel- calmoduline. Sur la figure 2b, la piste 1 correspond au surnageant de culture concentré, la piste 2 aux pro- téines non liées à la première colonne de DEAE-Séphacel, la piste 3 aux protéines non liées à la 2ème colonne de DEAE-Séphacel, la piste 4 aux protéines éluées durant le lavage du DEAE-Séphacel, la piste 5 aux protéines éluées à partir de la 2ème colonne de DEAE-Séphacel et la piste 6 à la préparation de ( 125I) AC purifiée sur DEAE-Séphacel. Comme on le constate à l'examen de la figure 2a, piste 3, la préparation d'enzyme purifié ren- ferme quatre protéines de 50kDa, 45 kDa, 43kDa, et kDa. Les bandes supplémentaires observées sont dues à des artefacts de coloration de l'argent. L'examen de la figure 2b, montre qu'une pré- paration purifiée à l'aide de DEAE-Séphacel renferme 2 polypeptides de poids moléculaire respectif de 45000 et 43000 et de la calmoduline en excès. Après traitement par l'iode, les deux polypeptides et la calmoduline sont marqués (figure 2b, piste 6). - Etablissement d'une carte des peptides par protéolyse limitée de la (125I) AC. Les 2 polypeptides marqués de 45kDa et 43kDa sont prélevés d'un gel SDS (5,5% d'acrylamide) sur le- quel on applique un complexe (125I) d'AC-calmoduline. On effectue une autoradiographie du gel pour visualiser les positions des 2 polypeptides et les coupes de gel sont appliquées sur un deuxième gel SDS (15% d'acryla- mide) en présence d'une protéase de Staphvlococcus aureus (protéase V8) comme décrit par Cleveland et al., J. Biol. Chem., 262, 1 102-1 106, 1977) . On rapporte sur la figure 3 les résultats obtenus: A, C et E correspondent aux profils de digestion de pep- tides de 45kDa et B, D et F aux profils de digestion de la protéine de 43kDa avec respectivement 0,075 pg, 0,75 pg et 7,5 pg de protéase. Comme le montre cette figure, les deux poly- peptides présentent des profils de digestion protéoly- tique semblables, ce qui indique qu'ils sont structu- rellement apparentés. - Etude de la sensibilité à la digestion par la trypsine de l'AC libre et de l'AC liée à la calmoduline. On étudie les différences conformationnelles éventuelles entre l'AC libre et l'AC liée à la calmodu- line en investigant leur sensibilité à la digestion par la trypsine. Les résultats obtenus sont rapportés sur les figures 4a et 4b. Les expériences dont les résultats sont rap- portés sur la figure 4a sont réalisées comme suit: On incube à 50C avec 50 pl de trypsine TPCK (un microgramme par ml dans le tampon A) 50 pl d'AC pu- rifiée sur Affigel-calmoduline (0-0) ou d'un complexe AC-calmoduline purifiée sur DEAE-Séphacel (0-0) (1,5 u/ml 1 pg/ml dans le tampon A). A des temps déter- minés, on dilue des parties aliquotes de 10 p dans pl d'inhibiteur de trypsine de soja (0,2 mg/ml dans le tampon A), on mesure l'activité en présence de cal- moduline. Les expériences dont les résultats sont rap- portés sur la figure 4b sont réalisées comme suit: On traite un complexe (125I) AC-calmoduline (1,5 u/ml) dans les conditions évoquées ci-dessus. Des parties aliquotes sont déterminées soit pour leur activité AC ou examinées selon la méthode SDS-PAGE (10% d'acrylamide). Les résultats obtenus montrent que l'incuba- tion de l'AC libre avec la trypsine à O' C (1:1, p:p) entraine une inactivation complète de l'enzyme dans les 2 minutes (voir figure 4b).Dans les mêmes conditions, le complexe de l'AC-calmoduline apparaút beaucoup plus résistant à l'inactivation protéolytique. 70% de l'ac- tivité enzymatique est maintenue après 30 min. d'incu- bation. Le SDS-PAGE des produits du complexe AC-calmoduline marqué par (125I) montre une conversion rapide du polypeptide de 45kDa en polypeptide 43kDa, qui est lui-même clivé progressivement en peptide de 25kDa. Cette dernière forme apparaît beaucoup plus résistante à la protéolyse ultérieure. La calmoduline marquée par (125I) en excès par rapport au complexe (125I)enzyme-calmoduline est rapide- ment dégradée par la trypsine comme le montre la figu- re 4a. Pour étudier la fonction catalytique du pepti- de de 25kDa, on a analysé sur un gradient de saccharose les produits de digestion par la trypsine du com- plexe(125I) AC-calmoduline. On rapporte sur les figures 5A et 5B les résultats obtenus en opérant comme suit: Après 16 heures de centrifugation à 52000 t/min. dans un rotor SW60 à 4' C, sur des gra- dients de saccharose allant de 5 à 20%, on recueille des fractions de 120 pl dont on mesure l'activité AC (en présence de calmoduline) et la radioactivité. Dans les parties insérées sur les courbes, on indique l'autora- diographie selon une analyse SDS-PAGE (10% d'acrylamide) des fractions indiquées. La figure 5A correspond au complexe non traité d' I25I AC-calmoduline (12x10 -3; 6,8x105 cpm)et la figu- re 5B correspond au complexe ( 125I)AC-calmoduline digéré par de la trypsine pendant 30 mn à O' C (l'activité ini- tiale en l'absence de trypsine est de 22x10-3 u; 1,15 x cpm. Après 30 minutes de digestion: 11 x10-3 u; 151,15 x 105 cpm. Les résultats sont exprimés en pourcen- tage de l'activité initiale. Les références sont, a: la créatine kinase (S 20 w = 5S); b: adénylate kinase (S 20,w = 2,4S). On constate que dans l'expérience témoin, sans traitement à la trypsine, la radioactivité est retrouvée dans 2 pics distincts correspondants au complexe enzyma- tiquement actif et à la calmoduline libre (figure 5a). Après 30 minutes d'incubation en présence de trypsine, 55% de l'activité originale est récupérée. L'analyse de l'enzyme digéré par la trypsine montre qu'elle a la même valeur S apparente que l'enzyme non traité (figure 5b). Cependant, l'analyse des fractions correspondant au pic d'activité sur le gel SDS révèle seulement un polypeptide de 25kDa. Il apparaît ainsi que, bien que la trypsine clive les liaisons peptidiques de la molécule d'AC, les fragments tiennent encore en- semble par des interactions non convalentes selon la même conformation active que dans le complexe non digéré d'AC-calmoduline. EXEMPLE 6: Etude radio-immunologique de l'AC purifiée On utilise le complexe d'ACcalmoduline pour former des anticorps anti-enzymes chez la souris. On utilise des souris femelles BALB/c de 4 semaines qu'on immunise par voie sous-cutanée à 3 reprises à une semaine d'intervalle avec 10 pl de préparation d'AC purifiée sur Affigel-calmoduline. On effectue un rappel 1 mois plus tard en utilisant une préparation d'AC purifiée à l'aide de DEAE-Séphacel. On recueille les sérums 3 jours après le rappel. Les anticorps anti-AC sont détectés en utili- sant le radio-immunoessai réalisé comme indiqué ci- après. Toutes les réactions immunologiques sont effec- tuées dans le tampon A. le mélange réactionnel contient 100 pl de (125I) AC (2 x 104 cpm et 4 x 10-4 u d'activité enzymatique), 100 pl d'immunsérum de souris anti-AC di- lué et 100 pl d'AC non marquée ou de surnageant de cul- ture concentré. Après 18 heures d'incubation à 4 C, on ajoute 100 pl d'anticorps de lapin, anti-immunoglobuline de souris et 100 pl de polyéthylène glycol à 8%, dilué dans un sérum de souris préimmun. Après avoir effectué une autre incubation de 30 min. à 4' C, on centrifuge les tubes à 2000 x g pendant 30 min., on élimine les surnageants et la radioactivité du précipité est mesurée dans un compteur gamma. Les résultats du radioimmunoessai sont rappor- tés sur la figure 6. Sur cette figure,Bo correspond à la fixation initiale de 50% de (125I) AC liée à l'antisérum en l'absence d'AC non marquée et B au pourcentage de (125I) AC résiduelle, liée en présence de différentes quantités d'AC non marquées (. - #) ou de surnageant de culture concentré de la souche 18323 (,-,) ou d'un surnageant de culture du variant phase IV avirulent (s-a) les parties insérées correspondent aux résultats obtenus avec une préparation (125I)AC incubée avec un sérum préimmun ou un antisérum antiAC de souris 18 heures à 4'C puis les complexes d'anticorps ( 12I) AC sont précipités comme décrits ci-dessus. Le précipité est solubilisé dans un tampon et étudié selon la méthode SDS-PAGE (10% d'acry- lamide). La piste 1 représente la préparation témoin de (125I) AC, la piste 2 l'immunoprécipitation avec le sé- rum avant immunisation et la piste 3 l'immunoprécipita- tion avec l'antisérum de souris anti-AC. Comme le montre la figure 6, l'antisérum de souris précipite spécifiquement l'enzyme marquée par I) et non la calmoduline marqué par (125I). En développant un radioimmunoessai pour dé- terminer la concentration d'AC dans les surnageants bruts ou les extraits bactériens de Bordetella Dertussis, on obtient les résultats suivants: Une courbe dose-réponse typique est donnée sur la figure 6 et ert obtenue avec une dilution de sérum anti-AC de 1:2000. En utilisant ce radioimmunoessai, il est possible de détecter une quantité aussi faible que ng. La courbe d'inhibition obtenue avec le surnageant concentré est parallèle à la courbe de référence déter- minée avec l'enzyme purifié. Aucune AC ne peut être détectée dans le surnageant de culture dépourvu d'acti- vité enzymatique, obtenu à partir du dérivé phase IV avirulent de la souche. On en conclut que le variant phase IV produit des niveaux d'AC qui ne peuvent être décelés et ne produit pas de protéines actives. EXEMPLE 7: Etude de l'inhibition de l'activité d'AC par l'antisérum anti-AC. On incube 300 pl d'AC (60x10-3 u/ml) purifiée sur Affigel-calmoduline en l'absence ou en présence de 250 pg d'albumine de sérum bovin ou de 50 pl de sérum. Après 18 heures à O' C, les parties aliquotes sont pré- levées et on détermine l'activité AC en présence de calmoduline. Les complexes antigène-anticorps sont pré- cipités comme décrits ci-dessus et l'activité enzymati- que est déterminée dans le surnageant. Les résultats obtenus sont rapportés dans le tableau 1 ci-après: TABLEAU 1 : : Activité (10 uIMl) * adénylate cyclase Additions : avant: après * précipitation précipitation -: * 62: 62 Albumine de sérum bovin 100 64,5 Sérum préimmun 92: 66 : Sérum antiadénylate: cyclase 9 0,7 On constate que l'incubation d'AC avec de la sérumalbumine ou du sérum préimmun, entraine une aug- mentation de 30 à 40% de l'activité, tandis que l'in- cubation de l'enzyme avec un antisérum spécifique con- duit à une inhibition de 90% de l'activité. De plus, les anticorps antiAC précipitent 99% de l'enzyme actif étant donné que moins de 1% de l'activité initiale se trouve dans le surnageant. EXEMPLE: Etude des effets protecteurs d'anticorps anti-AC. On cultive la souche Bordetella Dertussis 18323 sur agar Bordet Gengou, supplémentée avec 15% (v/v) de sang de cheval défibriné (BGB) à 36C pendant 72 heures. On effectue une sub-culture d'une colonie hémolytique (hly +) dans une infusion Steiner-Scholte pendant 20 à 24 heures jusqu'à l'obtention de A650 de 1,0 qui correspond à des unités formant des colonies (CFU) de 2 ( 1) x109 ml-1. 50 pl de cette culture sont injectés dans les orifices externes des narines de sou- ris femelles Swiss de 3 semaines. A partir d'une culture de Bordetella Pertussis sur BGB à partir d'homogéneisats de poumons de souris infectés 48 h, on sélectionne les colonies au regard de la stabilité du phenotype hly+, en effectuant plusieurs essais, il apparait que la fréquen- ce d'obtention des variants hly- est approximativement - de 10-3 Deux clones isogéniques sont isolés: 1 clone hly+ désigné ci-après VIIIA7 et un deuxième clone, hly-, désigné 7-1. Le clone VIIIA7 et la souche parentale sont positifs vis-à-vis des effets du facteur engendrant la leucocytose (LPF) et les effets d'agglomération sur les cellules d'ovaires de hamsters chiniois (CHO) du Ptx, les effets d'hémaglutination du FHA et la production d'AC extra cellulaire. Le clone 7-1 est négatif vis-à-vis de l'expression de Ptx et de AC mais retient l'activité FHA. La souche parentale et ses deux dérivés isogé- niques cultivés sur un milieu agar Stainer-Scholte sup- plémenté avec de la cyclodextrine, sont ensuite cultivés dans des sub-cultures de bouillon de milieu Stainer- Scholte pour injection aux souris. Pour estimer la virulence (en termes de quan- tités de CFU capable de s'établir et de se répliquer dans les poumons), et la pathogénicité (en termes de ca- pacité à induire des lésions tissulaires) de la souche parentale 18323 et de ses dérivés isogéniques VIIIA7 et 7-1, on utilise un modèle murin quantitatif décrit par Alonso J. M. et al. dans FEMS Microbiol. Letter, sous presse. Sur la figure 7, on rapporte les cinétiques de l'infection pulmonaire induite par les 3 inoculats: la souche parentale et le clone VIIIA7, expriment une viru- lence équivalente tandis que le clone 7-1 est éliminé des poumons dans les 3 jours. Bien que l'intensité de l'infection induite apparaisse équivalente à celle de la souche parentale, le clone VIIIA7 est léthal pour la souris en produisant une alvéolite hémorragique complète (figure 8). Compte tenu de ce résultat, on a cherché à identifier le fac- teur responsable de la léthalité et à distinguer le clone pathogène VIIIA7 de la souche parentale. En titrant les activités AC et Ptx dans les surnageants de culture des 3 inoculats, il apparaît que le clone VIIIA7 secrète environ 10 fois plus d'AC acti- vable par la calmoduline que la souche parentale. Le clone 7-1 ne secrète pas de quantité déce- lable de cet enzyme. La production de Ptx, estimée à partir des effets LPF dans la souris dans laquelle on a effectué une injection par voie intraveineuse et des ef- fets d'agglomération CHO, est également environ 2 fois supérieure dans VIIIA7 que dans la souche parentale et n'est pas décelée dans le clone 7-1. Il apparait que l'alvéolite hémorragique lé- thale aiguë qui suit l'infection intranasale de la sou- ris avec le variant VIIIA7, est due à une libération plus importante d'AC et de Ptx, agissant tous deux comme agents augmentant le cAMP intracellulaire. Dans les expériences ci-après on a déterminé les effets inhibiteurs spécifiques des anticorps formés contre des antigènes de cellules entières, FHA, Ptx ou AC. Comme le montre le tableau 2, l'épreuve respi- ratoire léthale avec le clone VIIIA7 est fortement re- productible et induit la mort des souris dans les 4 jours. Les survivants au 5ème jour sont totalement guéris. En préincubant l'inoculum d'épreuve avec des sérums variés, on constate que seulement les anticorps anti-FHA et anti-AC sont protecteurs vis-à-vis de l'al- véolite hémorragique aiguë observée constamment dans les témoins non immunisés. Les anticorps anti-Ptx ne permet- tent pas de protéger la souris contre une épreuve expé- 2O rimentale tout en possédant cependant les effets protec- teurs contre des effets cytopathogènes sur des cellules en culture. TABLEAU 2 Sérum Vaccin anti- Anti-AC Anti-AC témoi Normal cellule nti-FHA Anti-Ptx (polyclonal) (monclonal) rlN entière o %O log dilution du sérum -I -1 -2 -1.6 -2 -1 -2 -1 -1.6 -2.2 -2.2 -2.5 -2.8 oN 10 -3.1 Exp.l:l.6x10 CFU/ml (AC=76 u/ml) + éthalité + 14/15 4/5 4/5 4/5 0/5 0/5 3/5 4/5 5/5 0/5 0/5 3/5 %inactivation d'AC 0 0 0 0 0 O 0 O 0 89 84.5 56 % inhibition de Ptx 0 0 0 0 0 O 0 100 100 O O O 9 * E xp.2:2.7x10 CFU/ml (AC=84 u/ml) + Léthalité + 9/10 5/5 4/5 4/5 0/5 2/5 4/5 1/5 X inactivation d'AC O 0 0 78 67 52 O inhibition de Ptx O O 100 100 O O 0 O 9 *I Exp.3:2.6x10 CFU/ml AC=98 u/ml)+ Léthalité 4 5/5 4/5 1/5 0/5 0/5 1/5 % inactivation d'AC o O O 0 15 25 0 % inhibition de Ptx 0 0 0 0 0 0 * densité de l'inoculum + - activité de l'AC dans le surnageant de l'inoculum $ - nombre de souris mortes/total - inactivation in vitro de l'AC extracellulaire dans l'inoculum - inhibition des effets d'agglomération - CHO du surnageant de l'inoculum. On considère que les effets protecteurs des anti-FHA sont dus & une inhibition efficace de l'adhé- rence bactérienne par ces anticorps, conduisant à une rapide disparition de B. Dertussis de la surface de l'épithélium cible. L'efficacité des anticorps polyclonaux anti- AC, inhibant l'activité catalytique de l'enzyme, suggère que l'AC de Bordetella Dertussis intervient dans la pa- thogénèse de la coqueluche comme toxine majeure respon- sable pour le syndrome cytopathogène local dans le trac- tus respiratoire. Les effets protecteurs de l'anticorps mono- clonal 8-25 obtenu à partir de la souche d'hybridome I sont mis en évidence par analyse SDS-PAGE de surnageant concentré, d'extrait bactérien et de préparations d'AC purifiée et immunoblot à l'aide d'une fraction avec 18% de sulfate de sodium de l'ascite 8-25 dilué au 1/100 (35 mg de protéines totales/ml). Les photos de l'analyse SDS-PAGE et de l'im- munoblot sont rapportées sur les figures 9a et 9b res- pectivement. Les pistes A, B, C et D sur la figure 9a cor- respondent respectivement à un surnageant concentré fois (activité 9 267 u/ml), à de l'AC pure (1 590 u/ml), à une autre préparation d'AC pure (795 u/ml) et à un extrait bactérien ( 8,8 M) (231 u/ml). Les pistes A', B', C' et D' de la figure 9b correspondent aux produits des préparations ci-dessus transférées et immunoprécipitées une préparation d'IgG1 d'anticorps monoclonal 8-25 anti-AC. L'examen de ces résultats montre que ces anti- corps monoclonaux reconnaissent spécifiquement le compo- sé de 43-45 kDa de l'AC de B. Dertussis. Ces expériences montrent que l'AC de B. oertussis est un facteur pathogène majeur et un anti- gène protecteur contre la coqueluche. - 28 - REVENDICATIONS 1. Préparations d'adénylate cyclase ou AC, caractérisées en ce qu'elles possèdent une pureté élevée et sont pratiquement totalement dépourvues de produits contaminants bactériens, notamment de pertussis toxines, de lipopolysaccharide (ou LPS) et d'hémagglutinine fila- menteuse (ou FHA). 2. Préparations selon la revendication 1, caractérisées en ce que l'AC se présente sous une forme homogène sédimentant sur un gradient de densité en saccharose avec un coefficient S égal à 3,6. 3. Préparations selon la revendication 1 ou 2, caractérisées en ce que l'AC existe sous deux formes moléculaires de 45 et 43 kDa respectivement, structurel- lement apparentées. 4. Préparations d'ACk caractérisées en ce qu'elles possèdent une activité pouvant atteindre et même dépasser 1600 umole de cAMP min-1 mg-1. 5. Préparations selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisées en ce que l'AC est libre ou sous forme d'un complexe, en association avec des protéines eucaryotes et plus spécialement avec la calmoduline. 6. Préparations selon la revendication 5, caractérisées par une constante d'association avec la calmoduline de 10 nM environ. 7. Préparations selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisées en ce que l'activité catalytique est portée par un fragment de 25 kDa, site de combinaison à la calmoduline et protégé par celle-ci contre les digestions trypsiques. 8. Préparations selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisées en ce qu'elles sont élaborées à partir de cultures de bactéries exprimant l'AC, plus spécialement de bactéries pathogènes dont l'AC - 29 - est capable d'interférer avec l'AC des cellules euca- ryotes. 9. Préparations selon la revendication 8, ca- ractérisées en ce que les bactéries sont du genre Bordetella ou Bacillus anthracis. 10. Préparations selon la revendication 9, caractérisées en ce que l'AC provient de Bordetella responsables de pathologies respiratoires des vertébrés telles que chez l'homme, Bordetella Pertussis et Bordetella parapertussis. et chez l'animal Bordetella bronchiseptica et Bordetella avium. 11, Procédé d'obtention de préparations d'AC de haute pureté, caractérisé par l'étape de mise en contact d'un surnageant préalablement concentré de cultures de bactéries exprimant l'adénylate cylase, ou d'un extrait de ces bactéries avec de la calmoduline. 12. Procédé selon la revendication 11, carac- térisé en ce que pour obtenir l'enzyme sous forme libre, on utilise de la calmoduline fixée à un support, puis on récupère l'enzyme adsorbée à l'aide d'un agent dénaturant qui est à son tour éliminé, et on recueille la prépara- tion avec l'enzyme libre. 13. Procédé selon la revendication 12, carac- térisé en ce que le support est constitué par un matériau inerte vis-àvis de la préparation renfermant l'enzyme, et capable de retenir les molécules de poids moléculaire élevé, tel qu'un gel ou un matériau filtrant. 14. Procédé selon la revendication 13, carac- térisé en ce que le matériau filtrant est en nitrocel- lulose ou en une matière plastique et présente une porosité de 0,45-0,22 pm. 15. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'agent dénaturant est de l'urée, de préférence 4 à 8,8 M. 16. Procédé selon la revendication 11, pour - 30 - obtenir l'enzyme sous forme d'un complexe avec la calmoduline, caractérisé en ce qu'on ajoute de la calmoduline à une préparation enrichie en AC puis on met en contact le mélange, de préférence en réalisant une chromatographie d'affinité, avec un échangeur d'ions de faible porosité tel que le DEAE-SephacelQ. 17. Procédé selon la revendication 16, caractérisé en ce que la préparation enrichie en AC est obtenue à partir d'un surnageant de culture concentré, dont le pH a été amené à 7,0 et filtré à l'aide d'un e, échangeur d'ions, avantageusement du DEAE-SephacelQ. 18. Procédé selon l'une quelconque des revendi- cations 11 à 17, caractérisé en ce que le surnageant concentré est obtenu en soumettant un surnageant de cultures bactériennes exprimant l'AC, à une ou plusieurs opérations de filtrations, à l'aide de filtres de nitrocellulose ou de matière plastique de porosité avan- tageusement de 0,45 à 0,22 um, puis, en incubant les filtres avec un agent détergent afin de libérer l'AC et en éliminant de la préparation d'AC les matériaux inso- lubles présents. 19. Procédé selon la revendication 18 carac- térisé en ce que l'agent détergent est du TritonQou du NP40-. 20. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 11 à 18, caractérisé en ce que l'extrait bactérien est obtenu par traitement des cellules bacté- riennes exprimant l'adénylate cyclase avec de l'urée et récupération du surnageant. 21. Procédé selon l'une quelconque des reven- dications 11 à 20, caractérisé en ce que les bactéries exprimant l'adénylate cyclase utilisées pour les cultures sont choisies parmi les bactéries pathogènes dont l'AC est capable d'interférer avec l'AC des cellules euca- ryotes, plus particulièrement de Bordetella ou Bacillus - 31 - anthracis et parmi les Bordetella, plus spécialement, Bordetella pertussis, Bordetella bronchiseptica Bordetella Parapertussis et Bordetella avium. 22. Préparations d'anticorps polyclonaux formés contre les préparations enzymatiques purifiées selon l'une quelconque des revendications 1 à 20. 23. Anticorps monoclonaux tels qu'obtenus par fusion, à un myélome de souris, de lymphocytes spléniques de souris immunisées avec l'adénylate cyclase purifiée. 24. Préparations d'immunoglobulines monoclo- nales caractérisées en ce qu'elles reconnaissent spéci- fiquement un épitope de l'AC purifiée qui permet l'in- duction de la synthèse d'anticorps protecteurs. 25. Préparations d'anticorps monoclonaux (8-25) qui immunoprécipite, dans les extraits bruts et les pré- parations de l'enzyme purifiée à partir des cellules bac- tériennes, un triplet de 50,45 et 43 kDa ainsi qu'une protéine de haut poids moléculaire supérieur à 100 kDa. 26. Souche d'hybridome productrice d'anticorps monoclonaux selon la revendication 25, déposée à la Collection Nationale de Cultures de Microorganismes sous le n' 1-610 le 9 Octobre 1986. 27. Application des anticorps selon les reven- dications 22 à 24, en tant que principe actif pour protéger l'homme ou l'animal des effets pathogènes des bactéries en association avec des excipients pharmaco- ! logiquement acceptables. 28. Application des anticorps selon les reven- dications 22 à 24 pour la purification de l'AC. 29. Application des anticorps selon les reven- dications 22 à 24 comme réactifsde diagnostic. 30. Epitope actif de l'AC reconnu spécifique- ment par les préparations d'anticorps monoclonaux selon la revendication 24 ou 25. - 32 - 31. Vaccins caractérisés en ce qu'il s'agit de vaccins moléculaires renfermant un épitope actif de l'AC en association avec un véhicule pharmaceutique, capable d'induire une infection et des effets toxiques chez l'homme ou l'animal.