# Améliorer l'allergénicité de nouvelles protéines alimentaires : quels outils pour le futur

Sandra Denery

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Sandra Denery. Améliorer l'allergénicité de nouvelles protéines alimentaires : quels outils pour le futur. Carrefours de l'Innovations Agronomique CIAg, Jun 2016, Paris, France. hal-01603023

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Submitted on 2 Jun 2020

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# Allergies, intolérances et hypersensibilités alimentaires

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Vendredi 17 juin 2016

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# Améliorer l'évaluation de l'allergénicité de nouvelles protéines alimentaires : Quels outils pour le futur ?

Sandra Denery

UR1268 BIA
INRA Nantes

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INRA
SCIENCE & IMPACT

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CARREFOURS
DE L'INNOVATION AGRONOMIQUE

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IMPARAS

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Improving Allergy Risk Assessment Strategy for new food proteins
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# L'Action Cost FA1402

⇒ Nécessité d'évaluer la sécurité alimentaire de nouveaux aliments avec des outils fiables et reconnus

⇒ Réseau interdisciplinaire

⇒ Objectifs :

→ Connaissances sur les allergènes et l'allergie alimentaire

→ Améliorer les stratégies d'évaluation du risque allergique

→ Prendre en compte l'effet des procédés de transformation et des matrices alimentaires

→ Générer des idées pour développer des outils in vitro / in vivo

→ Dissémination vers les IAA et les autorités européennes

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# Stratégie d'évaluation du risque allergique

* La nouvelle protéine est-elle capable de déclencher une réaction allergique dans une population déjà allergique (réaction croisée)?

* La protéine est-elle capable d'induire une allergie nouvelle (sensibilisation)?

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Réaction croisée

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Allergie nouvelle
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# Paramètres prédictifs ?

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## Symptômes

# Evènements clés dans l'allergie alimentaire

## Exposition à l'allergène

• voie d'exposition

• allergène : dose, structure, modifications

## Digestion

• stabilité de l'allergène, capacités digestives de l'hôte, impact de la matrice alimentaire

## Absorption

• voie de passage, effets sur la barrière intestinale

## Evènements cellulaires

• activation de cellules de l'immunité innée et de l'immunité spécifique
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Les Actions

www.imparas.eu

**Working group 1**
Physical chemical
properties and
Analysis

**Working group 2**
*In vitro* methods

**Working group 3**
*In vivo* methods

**Working group 4**
Risks assessment and clinical perspectives
# Pourquoi une protéine est-elle un allergène?

## 1. Propriétés intrinsèques de la protéine

Propriétés physico-chimiques, biologiques, structure 3D ?

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'pas de structure type allergène'

* Ensemble de structures 3D favorisant le caractère allergène : prolamines, cupines...

* Stabilité chauffage / digestion

* Capacité à lier certains ligands / récepteurs de l'immunité innée

* Activité protéasique

## Questions à résoudre

* Quelles propriétés sont pertinentes pour prédire / sensibilisation ?

* Effet des procédés et de la formulation ?

* Biais liés à extraction / purification ? Effet (adjuvant) / contaminants ?

**ImpARAS**
WG1
# Pourquoi une protéine est-elle un allergène?

## 2. Résistance à la digestion

Stratégie évaluation GM inclue stabilité à la digestion pepsique

→ Recommandation EFSA d'un modèle + physiologique - Individu sain et variations

### o Digestibility WG (ILSI PATC)

→ Valider 1 modèle commun pour IAA

→ Discriminer des protéines allergènes / non allergènes

**Protein**

• HRP

• OVA

• 5 pairs

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**Gastric mix**

• pH 1.2

• pH 2.5

• pH 4.0

**Pepsin**

ratio to protein:

• 10:1

• 1:1

• 1:10

Incubation times

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**Pancreatin**

Incubation times

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**Duodenal mix**

• pH 7.5

• bile salts

SDS-PAGE

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WB

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Gastric phase

Duodenal phase

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# Pourquoi une protéine est-elle un allergène?

## 2. Résistance à la digestion

### Questions

* Quelles conditions sont pertinentes ? Ratio E/S, pH, temps ?

* Conditions optimales identiques pour toutes les protéines de référence ?

* Effet des procédés ? Pas de règle générale

* Appliquer protocoles sur protéines purifiées / matrice alimentaire

* Nécessité des phases duodénale, intestinale....?

Autre protocole : **Action COST Infogest**

→ protocole complet harmonisé : phases orale, gastrique, duodénale, intestinale

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# Définir des allergènes de référence

* Pour développer et valider les méthodes in vitro

* Données sur prévalence et sévérité

* Source d'allergènes / allergènes moléculaires

* Gamme d'allergènes de 'faibles' à 'forts'

* Protéines d'une même famille avec différents potentiel

Allergies fréquentes et sévères
Ex : arachide, soja

**ImpARAS**

WG4

Allergies peu fréquentes/sévères
Ex haricot, pois

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Potency: ED50 in mg-protein

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INRA
SCIENCE & IMPACT

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Présentation G. Houben TNO
# Définir des allergènes de référence

* Exemple - Digestibility Working Group : sélection de paires de protéines

→ Allergène / Non Allergène

→ Critères : similarité de structures et/ou fonction

<table><thead><tr><td>Famille protéique</td><td>Protéine allergène</td><td>Protéine non/faiblement allergène</td><td>% identité</td></tr></thead><tbody><tr><td>Albumines 2S</td><td>Arachide Ara h 2</td><td>Pois Pis s albumine</td><td>5,2</td></tr><tr><td>Tropomyosines</td><td>Crevette Pen a 1</td><td>Porc Tropomyosine</td><td>55,0</td></tr><tr><td>Parvalbumines</td><td>Carpe Cyp c 1</td><td>Espadon Xyp g 1</td><td>77,8</td></tr><tr><td>Collagènes</td><td>Poisson collagène</td><td>Bœuf collagène</td><td>55-75</td></tr><tr><td>lipid transfer proteins</td><td>Pêche Pru p 3</td><td>Fraise Fra a 3</td><td>66,6</td></tr></tbody></table>
# Pourquoi une protéine est-elle un allergène?

## 3. Absorption des allergènes par l'épithélium intestinal

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### En fonction conformation / taille ?

* ✓ Nano-particules, agrégats : transport via cellules M – induction d'une réponse immune

* ✓ Particules solubles : transport via entérocytes – induction tolérance

Ménard et al., 2010

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INRA
SCIENCE & IMPACT

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CARREFOURS
DE L'INNOVATION AGRONOMIQUE
# Pourquoi une protéine est-elle un allergène?

## 3. Absorption / Interaction avec l'épithélium intestinal

### Données actuelles sur le passage

* ✓ Voie de passage pourrait influencer la capacité de sensibilisation / de déclenchement

* ✓ Allergènes + forte aptitude à passer sous forme antigénique / homologue peu allergène

### Données actuelles sur l'interaction allergènes / épithélium

* ✓ Allergènes → Effet sur la barrière épithéliale ↑ du passage (protéases, effet sur zone de jonction cellulaire)

* ✓ Par extrapolation avec poumon / intestin de souris : Interaction de certains allergènes avec des Récepteurs sur l'épithélium → Signaux de danger → inflammation

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# Pourquoi une protéine est-elle un allergène?

## 3. Absorption / Interaction avec l'épithélium intestinal

### Questions

* Quelle valeur prédictive de la voie de passage ?

* Paramètres à mesurer : quantité, antigénicité ?

**ImpARAS**
WG2

### Modèles in vitro

* In vitro : Lignées cellulaires (Caco2)

* In vitro : co-culture (sécrétion mucus / cellules M)

* Ex vivo : fragments intestin

▲ Limite : évaluation du passage

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# Pourquoi une protéine est-elle un allergène?

## 4. Capacité à stimuler l'immunité innée et spécifique

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INRA
SCIENCE & IMPACT

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CARREFOURS
DE L'INNOVATION AGRONOMIQUE
# Pourquoi une protéine est-elle un allergène?

## 4. Capacité à stimuler l'immunité innée et spécifique

### Ex : Stratégie du projet Sens-it-iv

Évaluer **le risque relatif** de la production de nouvelles enzymes (all respiratoire)

- Approche comparative / enzymes industrielles déjà connues : **allergènes de réf**

- En cours de validation

→ Boite à outils

Réponses Immunitaires innées

Réponses Immunitaires spécifiques

Tissus reconstitués
Peau - poumon

Lignées cellulaires
Cellules Dendritiques

Cellules Dendritiques

Lymphocytes T

Maturation

Migration

Activation

Profils cytokines, expression de marqueurs cellulaires/génomiques spécifiques, prolifération
# Améliorer l'évaluation de l'allergénicité ?

## Conclusion

* Des outils basés sur les étapes clés de la sensibilisation, pour

* classer selon le potentiel allergène 'faible'.....'fort'

* Comparer des protéines modifiées, fonctionnalisées / natives

* Meilleure connaissance des mécanismes fondamentaux de l'allergie alimentaire

* Pour choisir des modèles pertinents (lignées, tissus)

* Corrélation

* Modèle explicatif

* Définir un Jeu d'allergène de référence

* Définir les conditions permettant de discriminer allergènes forts / faibles

* Définir les paramètres à mesurer

* Comment harmoniser et valider chaque méthode ? Quelle est la meilleure stratégie ? contrôles, extraits / protéines purifiées / après transformation ?

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# Améliorer l'évaluation de l'allergénicité ?

## Conclusion

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1. Combinaison d'outils pour un faisceau de preuves

Autres utilisations / voies de sensibilisation

### Nouveaux outils in vitro

1. Caractérisations biochimiques

2. Résistance à la digestion

3. Passage épithélium intestinal

4. Inflammation

5. Réponse innée

6. Réponse spécifique

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In vivo
Modèles animaux
« modèles intégrés »
Pas de consensus

Définir 1 stratégie
de mise en œuvre
de ces outils

### Stratégie actuelle

1. Évaluation de la source du gène

2. Bio-informatique : homologies de séquences / structures 3D

3. Liaison aux IgE d'individus déjà allergiques

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Merci pour votre attention

RENCONTRES FRANCOPHONES EN
ALLERGOLOGIE MOLÉCULAIRE

PARIS 26 & 27 NOVEMBRE 2016
PROGRAMME SUR RFAM.FR