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Thèse de doctorat/ PhD Thesis Citation APA:

Dirix, V. (2011). Etude de la régulation des réponses d'immunité cellulaire des enfants aux antigènes de Bordetella pertussis (Unpublished doctoral dissertation). Université libre de Bruxelles, Faculté de Médecine – Sciences biomédicales, Bruxelles.

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Université Libre de Bruxelles

Violette Oirix

Promoteur : Professeur F. Mascart

Etude de la régulation

des

réponses d'immunité

cellulaire des enfants

aux

antigènes de Bordefella

pertussis

Unxversite L bre de Bruxelles

00347'03B5

hèse présentée en vue de l'obtention du titre de Docteur en Sciences Biomédicales

. oloo7“

ULB Campus Erasme

Bibliothèque des Sciences de la Santé - CP 607 Route de Lennick, 808 (Bât.E)

B-1070 Bruxelles Tél.; 02/555.61.70

Université Libre de Bruxelles Faculté de Médecine

Laboratoire de Vaccinologie et d'immunologie Mucosale

tu. Erauw HoipU

Etude de la régulation des réponses d'immunité cellulaire

des enfants aux antigènes de Bordetella perfussis

Violette birix

Thèse présentée en vue de l'obtention du titre de Docteur en Sciences Biomédicales

Promoteur : Professeur F. Mascart

Année académique 2010-2011

Composition du jury

Promoteur et secrétoire:

Professeur Françoise Moscort

Président du jury :

Docteur Alain Le Moine

Membres du jury ;

Professeur Yves Carlier Docteur Véronique Flamand Professeur Jack Levy Professeur Denis Piérard Professeur Pierre Van Damme

-1-

Remerciements

Six ans déjà... tant de moments partagés, de souvenirs...

Les discussions au détour d’un couloir et à la salle café ; les dons de sang ; les dégustations de vins ou de porto ; les séminaires avec sandwichs et desserts avalés simultanément ; Lille et les membres de l'U629 devenue U1019 ; les Leffes ou plutôt la promesse de Leffes ; les PCR et photos de gels ; Marseille, Rio grâce aux sponsors ; les apéros sur la terrasse à Bruxelles ; La pizza ; les cougnous ; le siège de fortune à côté du -80°C ; le FACs avec ou sans problèmes ; le flair en zijn man ; les pauses café à l'abri de la pluie pour ne pas que les cheveux frisottent ; l'Ouganda et sa Nile spécial, ses safaris, ses habitants locum or not ; les crêpes ; les lectures des plaques ELISA et blablabla ; les escapades start to run, Neuhaus, fraises, Quick ou Anvers ; les réunions ; les drinks, les dîners, les soupers ; les blagues à papa ; les pauses cloppes ; l'apprentissage du tri des déchets, de l'ordre et de la rigueur ; les conseils jardinage, culinaire ou aménagement intérieur; lechaud cacao'”; les bricolages des départs; le thé à la menthe;

l'orthographe et les synonymes ; les flamenkuch ; les corrections, re-corrections et re-re- corrections en français ou en english ; le découpage d'articles sur la coqueluche ; l'envoi instantané d'articles via ma bibliothèque perso ; les services rendus par amitié ; l'éclairage solaire du bureau ; la réserve de bonbons...

Pour tous ceux-là et tous les autres, MERCI II! Vivement la suite...

Enfin, Françoise, MERCI !

MERCI pour ton éternelle "positive attitude" qui m'a permis, à mon tour, de garder enthousiasme et motivation au beau fixe

MERCI pour ton côté humain, disponible malgré tes cumuls de fonctions, projets, réunions, responsabilités

MERCI pour ta confiance, le doux mélange entre soutien et indépendance que tu m'as offert pour mener à bien mes expériences et projets scientifiques

- 3 -

Table des matières

Abréviations ... -7-

Résumé ... -11-

Introduction ... -15-

Chopitre 1 : L'infection à Bordetella perfussis : La Coqueluche ... -17-

1. Historique ... -19-

2. Epidémiologie ... -21-

3. Pathogénèse ... -23-

4. Diagnostic ... -25-

5. Traitement ... -29-

6. Bordetella pertussis ... -29-

6.1. Description ... -29-

6.2. Facteurs de virulence ... -31-

6.2.1. La toxine pertussique ou PT... -35-

6.2.2. L'hémagglutinine filamenteuse ou FHA... -37-

6.3. La régulation des facteurs de virulence ... -41-

Chapitre 2 : La vaccination contre la coqueluche ... -43-

1. Types de vaccins ... -45-

2. Approches vaccinales classiques ... -49-

3. Approches vaccinales à l'étude ... -55-

Chapitre 3 ; La réponse immunitaire à Bordetella pertussis ... -61-

1. L'immunité innée ... -63-

1.1. Les barrières de l'immunité ... -63-

1.2. Modulation des défenses immunitaires par fiort/ete/Zoperti/ss'/s ... -65-

1.2.1. La barrière anatomique ... -65-

1.2.2. La barrière phagocytaire ... -67-

- Les neutrophiles ... -67-

- Les macrophages ... -69-

- Les monocytes ... -69-

1.2.3. L'initiation de la réponse adaptative : les cellules dendritiques ... -71-

2. L'immunité adaptative ... -75-

2.1. L'immunité humorale ... -77-

2.2. L'immunité à médiation cellulaire ... -79-

2.2.1. Les lymphocytes CD4* ... -81-

- Lymphocytes CD4+ Thl et Th2 ... -83-

- Lymphocytes CD4+ T régulateurs ... -85-

- Lymphocytes CD4+ Thl7 ... -87-

2.2.2. Les lymphocytes CD8* ... -89-

2.3. La mémoire immunitaire ... -91-

2.3.1. La mémoire humorale ... -93-

2.3.2. La mémoire cellulaire ... -97-

Chapitre 4 : L'immunité du nouveau-né... -103-

1. L'immunité innée ... -105-

2. L'immunité adaptative ... -109-

2.1. L'immunité humorale ... -109-

2.2. L'immunité à médiation cellulaire... -111-

But du travail ... -117-

Matériels et Méthodes ... -121-

1. Isolement, culture et stimulation in vitro des cellules mononuclées du sang périphérique ... -123-

-5-

2. Dosage des cytokines par technique ELISA ... -124-

3. Identification des cellules par cytométrie en flux ... -125-

4. Déplétion cellulaire ... -126-

Résultats ... -127-

1. Profil des réponses mémoires cellulaire et humorale chez des enfants âgés d'I an vaccinés par un vaccin cellulaire ou acellulaire contre la coqueluche ... -129-

2. Tant les lymphocytes CD4+ que les lymphocytes CD8+ participent à la réponse IFN-y induite par l'hémagglutinine filamenteuse de Bordetella pertussis ... -139-

3. L'Interleukine-10 produite par les monocytes diminue la réponse IFN-y spécifique de Bordetella pertussis chez les enf ants vaccinés ... -161-

4. Influence de la forme moléculaire de l'hémagglutinine filamenteuse de B. pertussis sur la fonction des cellules dendritiques humaines ... -171-

Discussion ... -191-

Bibliographie ... -203-

Abréviations

Abréviations

-7-

Abréviations

ACT AbN ADP AMPc APC ARN(r)

Bce

BCR BRK A Bvg CD CMH CPA CR3 CRD CSS

eu

CUA-4 DCs DT DTPa DTPw ELISA Fc FHA FIM FITC Foxp3 FSC SM-CSF HLA Hsp70 ICAM-1 IFN Ig IL ISP KO LPS NK NKT NO Oz.

OMS Pq PAMP PBMC PCR PE PHA

Adenylate Cyclose Toxin Acide Désoxyribonucléique Adénosine DiPhosphate

Adénosine monophosphote cyclique Allophycocyonine

Acide Ribonucléique (ribosomique) Bacille de Calmette-Suérin B cell receptor

Bordetella Résistance sérum factor Bordetella virulence gene

Cluster de différenciation

Complexe Majeur d'Histocompatibilité Cellules Présentatrices d'Antigènes Complément Receptor 3

Domaine de Reconnaissance des Carbohydrates Conseil Supérieur de la Santé (B)

Cytotoxic T Lymphocyte

Cytotoxic T-Lymphocyte Antigen 4 Dendritic Cells

vaccin contre la diphtérie et le tétanos

vaccin acellulaire contre la diphtérie, le tétanos, la poliomyélite et la coqueluche vaccin cellulaire contre la diphtérie, le tétanos, la poliomyélite et la coqueluche Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay

Fragment crystallisable Filamentous Haemagglutinin Fimbriae

Fluorescéine d'IsoThioCyanate Forkhead box P3

Forward Scatter

Granulocyte and Macrophage Colony-Stimulating Factor Human Leucocyte Antigen

70 kilodalton Heat Shock Protein Intracellular Adhesion Molécule 1 Interféron

Immunoglobuline Interleukine

Institut de Santé Publique (B) Knock Out

Lipopolysaccharide Naturel Killer cell Naturel Killer T cell Oxide Nitrique Superoxyde

Organisation Mondiale de la Santé Pertussis acellular vaccine

Pathogen-Associated Molecular Pattern Peripheral Blood Mononuclear Cells Polymerase Chain Reaction Phycoérythrine

Phytohaemagglutinin-A

-9-

PRN Pertactin

PRR Pattern Récognition Receptor

PT Pertussis Toxin

Pw Pertussis whole cell vaccine RAD Arginine - Alanine - Aspartate RGD Arginine - Glycine - Aspartate

RPMI Roswell Park memorial Institute medium RSV Respiratory Syncytial Virus

RTX Repeat in Toxin

SS milieu Stainer et Scholte

SSC Side Scatter

Te lymphocyte T cytotoxique TCP Trachéal Colonization Factor Tcm Central Memory T lymphocyte TCR T cell receptor

TCT Toxine Cytotrachéale TDN Toxine Dermonécrotique Tem Effector Memory T lymphocyte Ty8 lymphocyte T gamma delta T6F Transforming Growth Factor

Th lymphocyte T helper

TLR Toll-Like Receptor TNF Tumor Necrosis Factor Treg lymphocyte T régulateur

TT Toxine Tétanique

vag virulence activated genes vrg virulence repressed genes

WT Wild type

Résumé

Résumé

-11-

Résumé

Malgré l'existence de différents vaccins protecteurs à l'égard des infections par B. pertussis, la coqueluche reste une maladie infectieuse fréquente et est encore actuellement responsable de 300.000 décès par an dans le monde. Une meilleure compréhension des réponses immunitaires induites par les principaux facteurs de virulence de B. pertussis est donc importante afin d'optimaliser la vaccination. Alors que le rôle des anticorps dans la protection contre la coqueluche est reconnu depuis de nombreuses années, celui des réponses d'immunité cellulaire a été identifié mais est moins bien caractérisé.

Dans ce travail, nous avons analysé différents aspects des réponses d'immunité cellulaire induites par deux antigènes majeurs de B. pertussis, l'hémagglutinine filamenteuse (FHA) et la toxine pertussique (PT) chez des nourrissons. Nous avons étudié la persistance des réponses spécifiques des antigènes de B. pertussis après la primo vaccination des nourrissons et caractérisé différents facteurs qui modulent ces réponses, nous permettant ainsi de comprendre l'hétérogénéité des réponses d'immunité cellulaire observées tant qualitativement que quantitativement.

Nous avons montré que les réponses immunitaires spécifiques de la FHA et de la PT pouvaient persister jusqu'à neuf mois après la dernière administration du vaccin contre la coqueluche. Ces réponses immunitaires sont caractérisées par une production d'interféron-gamma (IFN-y) par les cellules sanguines circulantes (PBMC), par une prolifération lymphocytaire ainsi que par une production d'anticorps. Bien que les lymphocytes T CD8* participent à la sécrétion spécifique d'IFN-y, leur participation semble quantitativement moins importante que celle des lymphocytes T CDA* et dépendante de ces derniers. Cependant, les PBMC de certains enfants vaccinés ne produisent pas ou peu d'IFN- y après stimulation in vitro par les antigènes de B. pertussis. Cette inhibition, voire absence, de réponse immunitaire de type Thl spécifique est associée à une sécrétion constitutive d'IL-10 par les monocytes ou à la présence de lymphocytes T CD8*. Enfin, étant donné que la FHA est inductrice d'IL-10 dans un modèle in vitro murin, nous avons analysé son effet sur la production in vitro de cette cytokine par les cellules dendritiques humaines (DCs). Nous avons montré que la FHA induit bien une production d'IL-10 par les DCs mais également les productions d'IL-12p70, d'IL-6 et d'IL-23, cytokines impliquées dans la différenciation des lymphocytes T naïfs en lymphocytes T effecteurs Thl ou Thl7.

Parallèlement, nous avons testé une forme tronquée de FHA, la FHA 44 qui est également protectrice dans un modèle murin d'infection par B. pertussis. Nous avons montré que cette FHA tronquée n'induit pas de production d'IL-10 tout en induisant une production d'IL-12p70 et d'IL- 23 par les DCs. La forme moléculaire de FHA présente dans les vaccins joue donc un rôle

-13 -

déterminant sur le type de réponses immunitaires induites et le remplacement de la FHA native dans les vaccins acellulaires par la FH/A 44 devrait potentiellement permettre une meilleure réponse IFN-y par les PBMC des enfants vaccinés.

La caractérisation dans ce travail des réponses immunitaires induites par les vaccins contre la coqueluche chez les jeunes enfants nous a donc d'une part permis d'identifier différents facteurs de l'hôte associés à des réponses d'immunité cellulaire suboptimales chez les enfants vaccinés, et d'autre part d'identifier une forme moléculaire de FHA susceptible d'induire des réponses d'immunité cellulaire plus adéquates. Nous avons en outre mis en évidence la persistance des réponses d'immunité cellulaire et humorale chez des enfants de 13 mois dont la primo vaccination s'était achevée à l'âge de 4 mois. La poursuite de ce travail comporte la caractérisation des réponses mémoires à l'égard des antigènes de B. perfussis dnzz des enfants ayant jusqu'à 10 ans.

Introduction

Introduction

-15-

Introduction : Chapitre 1

L'infection à Bordetella perfussis : La Coqueluche

- 17-

Introduction : Chapitre 1

1. Historique

Bien que la première description clinique authentique de la coqueluche soit attribuée à Suillaume de Baillou à la fin du XVIe siècle, la coqueluche avait déjà régné de manière épidémique durant le siècle précédent. Mézeray rapporte qu'en France, en 1414, une maladie épidémique se manifestant sous la forme d'un rhume violent fit de nombreuses victimes. En 1510, elle reparut une seconde fois en France. L'intense céphalée que ressentaient les malades leur fit prendre la coutume de s'envelopper la tête et la maladie tira son nom du capuchon, coqueluchon ou coqueluche, dont ils se couvraient. D'autres prétendent que le mot dérive de « coquelicot » car le sirop de cette plante fut employé pour la première fois contre la coqueluche. Par la suite, on lui attribua d'autres noms tels que « mal de poule », « chant du coq », « maladie des moutons »,

« toux convulsif iante » ou encore « toux des 100 jours » à cause du principal symptôme de la maladie, la toux, et du son que rendaient les malades en respirant. Guillaume de Baillou fit une description clinique de la maladie, sous le nom de Tussis quintina, à la suite d'une épidémie qui s'est déclarée à Paris en 1578. En 1679, Thomas Sydenham a employé le terme « pertussis », signifiant toux violente, pour décrire la maladie. Le caractère épidémique de la maladie est établi en 1682 par Thomas Willis et la coqueluche devient au XIXe siècle, avec la rougeole, la première cause de décès infantile par maladies infectieuses.

Ce n'est qu'en 1900 que Jules Bordet - d'où le nom de la bactérie - et Octave Gengou identifièrent l'agent de la coqueluche, Bordetella pertussis, chez un enfant. Ils n'arriveront à isoler le bacille que six ans plus tard après la mise au point d'un milieu de culture à base d'extrait de pommes de terre (milieu Bordet et Gengou) (1).

Dès 1940, les premiers vaccins contre la coqueluche, constitués de bactéries entières inactivées, sont mis sur le marché. Une réduction considérable de la mortalité liée à cette infection a prouvé leur efficacité dans les pays ayant adopté un programme de vaccination (2; 3). De nombreux effets secondaires accompagnant ce type de vaccin, le développement de multiples vaccins acellulaires a été entrepris (4). Cette deuxième génération de vaccins, constituée d'antigènes hautement purifiés à partir du bacille, a progressivement remplacé les vaccins à cellules entières dès les années 1980, principalement dans les pays développés (5).

Enfin, le génome complet de Bordetella pertussis, comprenant 4.086.186 paires de bases, est séquencé en 2002 (6).

-19-

Pertussis global aimual reported cases and DTP3 covcragc, 1980-2008

Figure 1. Nombre de cas de coqueluche rapportés et couverture vaccinale, 1980-2008 (OMS)

Figure 2. Nombre de cas de coqueluche rapportés aux Etats-Unis 1940-2007 (CDC)

30000 25000

^ 20000 8« 15000

“ 10000 5000

■<11 □ 11-18 D>18

I i I b

1990 1995 2000

Year

2005

Figure 3. Nombre de cas de coqueluche rapportés aux États-Unis par tranche d'âge, 1990-2(X)5 (CDC)

Introduction : Chapitre 1

2. Epidémiologie

La coqueluche est une maladie hautement contagieuse qui peut toucher toutes les classes dage de la population, elle est cependant particulièrement sévère chez les jeunes enfants non vaccines (7). Bordetella pertussis étant un pathogène strictement humain, l’élimination de l'infection devrait être possible grâce à la vaccination. Cependant, l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS) estime que B. pertussis infecte encore 40 millions d'individus et est responsable d'environ 300.000 décès par an (8). La coqueluche touche principalement les pays en voie de développement, dans lesquels elle est endémique et est accompagnée d'épisodes épidémiques tous les 2 à 5 ans (8-10). Bien que l'incidence de la coqueluche soit difficile à déterminer dans ces pays, l'infection reste une des 10 plus importantes causes de mortalité chez les enfants de moins d'un an (1; 10). En revanche, dans les pays qui ont mis en place une politique de vaccination dès l'introduction des premiers vaccins contre la coqueluche, le nombre de cas de coqueluche a fortement diminué à partir des années 1950 (11). Cependant, de nombreux pays industrialisés enregistrent une recrudescence de cas de coqueluche ces dernières années malgré l'utilisation de vaccins efficaces et une couverture vaccinale élevée (figure 1). Cette augmentation de l’incidence est accompagnée par un changement dans l'épidémiologie de la maladie, à savoir une augmentation du nombre de cas chez les adolescents et adultes qui contaminent ensuite les nourrissons non ou incomplètement vaccinés (10). Aux Etats-Unis, l'incidence est passée de 150 cas/100.000 habitants en 1945 à 1/100.000 en 1990 grâce à la vaccination. Or, en 2004, on rapporte une incidence d'environ 22/100.000 dont 60% des cas sont des personnes âgées de 11 ans et plus (figures 2 et 3) (12). L'augmentation de l'incidence est réelle mais elle s'explique aussi partiellement par l'amélioration des méthodes de diagnostic et la conscientisation des cliniciens (9; 13). L'émergence et la dissémination de souches de B. pertussis différentes sur le plan antigénique de celles des vaccins peut aussi expliquer ce phénomène (14; 15).

L'épidémiologie de la coqueluche est très variable suivant les pays en raison du vaccin utilisé, du calendrier vaccinal et de la couverture vaccinale. La définition des cas de coqueluche, l'accès aux tests diagnostiques, la vigilance des cliniciens, l'existence d'une notification nationale des cas sont aussi des variables compliquant la comparaison de l'épidémiologie de la coqueluche d'un pays à l'autre (10).

En Belgique, la section d'Epidémiologie de l'Institut de Santé Publique (ISP) coordonne la surveillance nationale des maladies infectieuses, dont la coqueluche, grâce à un réseau de laboratoires de microbiologie. Une centaine de laboratoires vigies et un laboratoire de référence

-21 -

Figure 4. Nombre de cas de coqueluche rapportes en Belgique par tranche d'âge, 2008 (ISP)

Figure 5. Evolution du nombre de cas de coqueluche rapportés en Belgique, 1997-2008 (ISP)

WhoopingCoagh (AkoCalkd “Pertiuûf*^' ^

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Figure 6. Exemples de prévention

Introduction : Chapitre 1

(UZ-Brussel) participent à la notification des cas d'infection à B. pertussis et B. parapertussis.

En 2008, 260 cas de coqueluche ont été rapportés au niveau national. Le laboratoire de référence a confirmé 174 cas dont 111 chez des patients de sexe féminin et 63 chez des patients de sexe masculin. La plupart des cas ont été diagnostiqués chez des enfants de moins de 6 mois (figure 4). Le nombre de cas de coqueluche en 2008 a diminué par rapport à celui de 2007 mais reste cependant plus élevé qu’en 2006 (figure 5). En 2009, le nombre de cas de coqueluche confirmés (n=160) diminue par rapport à 2008 (16). Cette diminution s'explique, entre autres, par le fait que beaucoup de cas échappent aux statistiques. En effet, de plus en plus de laboratoires ne faisant pas partie des laboratoires vigies développent des méthodes diagnostiques utilisant une technique PCR {Polymerase Chain Reaction) locale, induisant une diminution du nombre de cas rapportés.

La prévention active telle que l'information de la population et des parents (figure 6), la vaccination des adolescents ainsi que des femmes enceintes, du personnel soignant, de l'entourage proche d'un enfant (vaccination dite « cocoon ») sont des moyens de plus en plus déployés afin d’endiguer la recrudescence observée (17). Une solution complémentaire serait de vacciner les nourrissons dès la naissance plutôt qu’à partir de l'âge 2 mois comme c'est le cas actuellement.

3. Pathogenèse

Comme dit précédemment, la coqueluche est une maladie des voies respiratoires strictement humaine et est hautement contagieuse (18). La bactérie se transmet au moyen de gouttelettes aérosolisées expulsées par l'individu contagieux qui tousse. Srôce aux adhésines qu'elle sécrète, la bactérie va interagir avec les cellules ciliées du tractus respiratoire. Ce syndrome infectieux comporte une colonisation également facilitée par l'adhésion aux cellules épithéliales bronchiques suivie d'une multiplication bactérienne locale. Les adhésines ne se fixent pas uniquement à l'épithélium mais interagissent également au niveau des cellules du système immunitaire de l'hôte.

Secondairement, la bactérie produit diverses toxines qui induisent la destruction et l'élimination des cellules ciliées. Ce syndrome toxinique est également caractérisé par une accumulation de mucus par paralysie du système d'épuration ciliaire, une hyperlymphocytose et une inhibition du système immunitaire de l'hôte (figure 7) (19).

Bien que le symptôme principal de la coqueluche soit une toux caractéristique et prolongée, l'expression clinique de la maladie est variable selon l'âge et l'immunité protectrice anti­

coqueluche du sujet (Table 1) (7). La forme typique de la coqueluche est celle que l'on voyait

- 23 -

Pathogenesis of pertussis

Transmission des bactéries par aérosol

Attachement des bactéries aux cellules ciliées du nosopharynx

Multiplication des bactéries dons les cellules ciliées et

cellules bronchiques

Sécrétion locale de toxines

Inhibition des défenses de l'hâte jii

Paralysie et destruction des

cellules ciliées

Figure 7. Schéma du cycle d'infection humaine de B. pertussis (Adapté de Hewlett et al, Pediatr Infect Dis J 1997)

Nourrisson Entent Adolescent 10-19 ans Adulte >19 ans

Toux paroxystique 444 444 444

Chant du coq (whoop) ^{* 444 4 4}

Etat fébrile rare rare rare rare

Apnée ♦♦♦ 44- 4

Cyar>ose ♦♦♦ 4 rare rare

Vomissements ♦♦♦ 444 44 44

Toux > A semaines ♦ 44 44 444

Convulsions ^{4 + 4}

Perte pondérale ⁴ rare rare

Pr>eumorûe ^{44 4} rare rare

Hospitalisation ^{444 4} rare rare

Table 1. Formes cliniques de la coqueluche selon l'âge (Revue Médicale Suisse 2006)

Introduction : Chapitre 1

classiquement chez l'enfant avant la mise en place du programme de vaccination (7; 10). La période d'incubation de 6 à 20 jours après contamination par un tiers est suivie par une période d'invasion qui dure une à deux semaines. Cette phase dite catarrhale inclut une toux avec rhinorrhée et des écoulements oculaires. Pendant cette période, le sujet est très contagieux.

Elle est suivie par la phase dite paroxystique qui dure de 4 à 6 semaines et qui est caractérisée par une toux en quintes finissant par une reprise inspiratoire sonore comparable au chant du coq.

Cette toux paroxystique est souvent suivie de vomissements et a habituellement une prédominance nocturne. Cette toux spasmodique et sévère peut être responsable d'accès hypoxiques, d'apnées ou de bradycardies profondes chez les nourrissons non vaccinés. Les vomissements peuvent également entraîner une déshydratation et/ou dénutrition chez ces derniers. Par la suite, les symptômes s'améliorent progressivement en quelques semaines, c'est la phase de convalescence.

Cette forme typique de la maladie est la plus rare actuellement dans les pays industrialisés étant donné que la majorité des cas de coqueluche survient chez des sujets anciennement vaccinés et s'exprime par un mode atypique. Chez ces derniers, l'infection peut présenter des aspects variables, allant de l'absence de symptômes à une toux plus ou moins quinteuse pouvant perdurer jusqu'à 2 mois après contamination. Ces formes atypiques chez les individus plus âgés sont souvent sous-diagnostiquées au dépend d'autres infections respiratoires. Ces sujets constituent alors un réservoir potentiel pour la transmission de la maladie (7; 10; 20).

La coqueluche peut également se manifester de manière atypique chez les nouveaux-nés et les enfants nés prématurément, avec apnées et cyanose, mais ohse.nce. de toux. Par contre, chez les nourrissons non ou incomplètement vaccinés, la toux est bien présente mais les quintes sont dites atypiques car le chant du coq manque généralement à cet âge. Cependant, les quintes restent caractéristiques par leur caractère spasmodique et violent (7; 21).

Au début du XIXe siècle, la plupart des nouveau-nés atteints de coqueluche mourraient.

Actuellement, dans les pays industrialisés, la mortalité est devenue faible, de même que les complications d'ordre neurologiques, respiratoires ou nutritionnelles (7).

4. Diagnostic

Le diagnostic d'une infection à B. perfussis est généralement basé sur l'examen physique et l'anamnèse du patient. Les tests de laboratoire peuvent aider au diagnostic, surtout pour les cas

- 25 -

Introduction : Chapitre 1

atypiques. Différents tests diagnostiques, tels que la sérologie et la PCR, sont disponibles en plus du test standard qui est l'isolation du germe par culture (10).

Une aspiration nasopharyngée, un écouvillon nasal ou des expectorations sont les différents matériels biologiques qui peuvent être utilisés pour isoler le germe.

Le test diagnostic standard et le plus spécifique est la culture. Long à cultiver, l'isolation du bacille nécessite également un milieu frais, à base de pomme de terre ou de charbon, additionné de sang de mouton ou de cheval (1). De plus, la sensibilité du test décroît si l'échantillon est prélevé tard au décours de la maladie (> 2 semaines après le début de la toux), si l'échantillon n'est pas inoculé sur le milieu de culture endéans les 2 heures qui suivent le prélèvement, si le patient est âgé, vacciné ou sous antibiothérapie (10). La PCR est aussi affectée par ces variables mais dans une moindre mesure. A partir d'une aspiration nasopharyngée, la PCR permet de poser un diagnostic rapide en 2 ou 3 jours alors que la culture peut nécessiter 7 jours. La spécificité et sensibilité de la technique dépend des amorces utilisées et du laboratoire. La PCR est souvent utilisée en complémentarité avec la culture bactérienne car cette dernière reste nécessaire pour évaluer la résistance antimicrobienne et pour le typage moléculaire de la souche (4; 10). Au laboratoire de microbiologie de l'hôpital Erasme, le diagnostic se fait par une real-time PCR qui vise une région du gène de la pertactine, un des antigènes de B. pertussis, et qui est combinée à l'analyse de la séquence des gènes 16S ARNr pour l'identification des autres espèces de Bordetelles (22). Comme il existe 11 variants connus du gène de la pertactine, c'est la région conservée chez tous ces derniers qui est amplifiée au laboratoire de microbiologie de l'hôpital Erasme. Bien que cette PCR évite les réactions croisées possibles avec la plupart des autres espèces de Bordetelles, quelques résultats faussement positifs ont été décrits pour des sous- espèces de B. bronchiseptica (23).

Enfin, la sérologie est utile pour la surveillance épidémiologique ou comme méthode de diagnostic chez les adolescents et adultes, surtout si le prélèvement est effectué trop tardivement dans le décours de la maladie pour réaliser une culture ou une PCR. Par contre, elle n'a pas d'intérêt pour les nourrissons en raison de la présence d'éventuels anticorps maternels et d'une synthèse d'anticorps souvent tardive. La sérologie consiste à détecter des anticorps spécifiques dans le sérum des personnes supposées être infectées, incluant des IgS et IgA dirigées contre la toxine pertussiquc, l'hémagglutinine filamenteuse, les fimbriae et la pertactine. Ce diagnostic nécessite 2 sérologies prélevées à 1 mois d'intervalle (durant la phase aiguë et la phase de convalescence).

La variation des taux d'anticorps entre les 2 prélèvements permet la confirmation de l'infection.

Si le taux d'anticorps est déjà fort élevé dans le premier sérum, pour un adolescent ou adulte, le

-27-

Médkamtnl Ooaaga Durée du IralemenI

Elets secondaires Contre-indicstioRS EnfafÉ Adolescant

AduNt

Traiteineiit Efythrofnrdrw 40-50

•n4dosM (mai 2g^

1-2 « 14 Jours trritalion gastro-intestinale Risque accru de sténose du pylore chez les nourrissons^'

Alergis é un macroMe

AaOMomycinc 10-12 mglif) an 1 dosa

500 mg^ SJours Réaction alergique.

toxidié hépatque

Ale^ é un macroéde

Clariitrofnifcint

an2doses (mas 1 g{)

2i500mg/j 7 jours Réaction alergique.

toxiolè hépatque

Alergieé un macroéde

En CM d'iRcrpîM an macroWM Tnnélhopàmt-

avlamithoiuola

8 mg/lgi) (TM P) en 2dosas

2x170 mgil 7 jours Eruption cutanée, kem ictère chez le nouveau-né

Alergia aux suKonamides ou triméthoprime. grossesse ; aibiteineni.

nourrissons <2 mob de «le Prophyteiit

EfyflirooTrcm 40-50 mg/kg^

en4dosas (tnai.2gJi)

1-2*1 14 joui ImMon gasbo-intestÉnale Risque accru de sténose du pylore chez les nourrissons''

Alergie é un macroéde

Table 2. Traitement antibiotique et antibio-prophylaxie de la coqueluche (Revue Medicale Suisse 2006)

Figure 8. Micrographie électronique de B. pertussis (xSOOO) (P. Gounon, IPL)

Introduction : Chapitre 1

test est considéré comme positif, surtout s'il s’agit d'anticorps de type IgS dirigés contre la toxine pertussique, seul antigène spécifique de B. pertussis {\Q: 20).

5. Traitement

Le traitement est surtout important pour les enfants. Les enfants de moins de 6 mois et les enfants sévèrement atteints nécessitent généralement une hospitalisation pour prévenir, détecter et traiter rapidement les complications qui pourraient survenir. Pour que les antibiotiques soient efficaces, ils doivent être donnés rapidement, durant la phase catarrhale, afin de soulager et raccourcir la maladie. Une fois la toux installée, ils n'ont plus d'effet sur le décours de la maladie. Ils sont cependant recommandés pour éviter la contagion (10).

L'erythromycine est le traitement traditionnel, mais les nouveaux macrolides tels que l'azithromycine et la clarithromycine sont aussi efficaces et induisent moins d'effets secondaires, ce qui rend les patients plus compilants au traitement (Table 2) (24).

Il est recommandé de donner un traitement antibiotique prophylactique à l'entourage d'un enfant présentant une coqueluche pour éviter la transmission du pathogène à un tiers ainsi que la réinfection du jeune enfant s’il n'a pas développé d'immunité protectrice efficace.

La vaccination est la mesure préventive la plus approprié pour limiter l'incidence de la maladie.

Les différents types de vaccins existants seront décrits au chapitre 2.

6. Bordetella pertussis

6.1. description

Bordetella pertussis es^ un coccobacille à Sram négatif, asporulé et à aérobie stricte (figure 8).

Elle fait partie du genre Bordetella. Le genre Bordetella comporte 9 espèces connues, mais seule B. pertussis infecte exclusivement l'homme. Les autres espèces sont Bordetella parapertussis, Bordetella bronchoseptica, Bordetella hinzii, Bordetella holmesii, Bordetella trematum, Bordetella avium, Bordetella petrii et Bordetella ansorpii (25). En plus de B. pertussis, B.

parapertussis peut infecter l'homme et provoquer des symptômes similaires mais généralement moins sévères. Cette espèce est aussi connue pour provoquer des pneumonies chroniques chez le mouton. Bien que l'homme ne soit pas le porteur naturel, B. bronchoseptica peut causer des bronchites chez ce dernier (26).

-29-

les protéines de régulation en jaune (Locht et al, Curr. Opin.

Microbiol. 2001)

Introduction ; Chapitre 1

B. pertussis synthétise un certain nombre de facteurs de virulence jouant un rôle dans l'infection. Ces protéines sont classées en adhésines et en toxines. De plus, la bactérie possède des régulateurs de l'expression de ces déterminants de virulence (figure 9) (27).

6.2. Facteurs de virulence

L'étude de la virulence de B. pertussis a permis de mettre en évidence le rôle de certaines adhésines et toxines dans la maladie. D'autres facteurs de virulence, n'entrant pas dans ces deux groupes, sont présents, tels que la capsule de B. pertussis et sa faculté d'acquérir du fer (27;

28).

Deux des principales adhésines, l'hémagglutinine filamenteuse (FHA) et la toxine pertussique (PT), seront décrites plus en détail aux points 6.2.1 et 6.2.2. Les fimbriae (FIM) et la pertactine (PRN) font aussi partie du groupe des adhésines.

Deux fimbriae ont été caractérisées, FIM 2 et FIM 3. FIM 2 et FIM 3 doivent leurs noms à leurs sous-unités majeures de respectivement 22,5 et 22 kDa, mais elles comprennent aussi une sous-unité mineure de 40kDa, FIM D. L'expression des gènes f im2 et f im3 varie selon la présence de mutations au niveau de leurs promoteurs, induisant ainsi une variation antigénique (29). Comme la pertactine, elles sont agglutinogènes, c'est-à-dire qu'elles induisent la synthèse d'anticorps agglutinant les bactéries au cours de la maladie (1). Leur rôle dans la maladie n'est cependant pas élucidé bien quelles pourraient coopérer avec la FHA dans l'invasion des macrophages grâce à leur sous-unité mineure (30; 31). Elles sont aussi capables de se lier aux sucres sulfatés à la surface des cellules épithéliales à l'aide des sous-unités majeures (32).

La pertactine (PRN) est une protéine secrétée à la surface de la bactérie. Son gène, prn, code pour une protéine de 94 kDa mais celle-ci devient mature, sous forme de protéine de 60 kDo, après un clivage protéolytique (1; 27). Il existe des polymorphismes dans le gène de la pertactine entre les différentes espèces de Bordetelles, voire entre les différentes souches de B.

pertussis, ce qui permet de les différencier (33; 34). Cette protéine possède la séquence Arg- Gly-Asp (RGD) impliquée dans l'interaction avec les cellules de l'hôte, telles que les monocytes, les macrophages et les cellules dendritiques (35).

Aux adhésines s'ajoutent de nombreuses toxines qui jouent un rôle important dans la pathogénicité de B. pertussis.

-31-

Introduction : Chapitre 1

La toxine cvtotrochéale (TCT) est un peptide, fragment du peptidoglycane, constitutivement secrété par la bactérie (27). Elle est produite par B. pertussis mais pas par les deux autres espèces de Bordetelles pouvant infecter l'homme. Comme la pertactine, la TCT existe sous 2 formes : le précurseur est associé aux cellules bactériennes et la forme mature est sécrétée dans le milieu de culture. La TCT agit sur l'épithélium respiratoire en détruisant le mécanisme de clairance ciliaire via l'induction d'oxide nitrique (NO) et en empêchant sa réparation de façon durable (36).

Durant cette période de destruction par la TCT, les bactéries vont se multiplier et sécréter d'autres toxines. En plus de la toxine pertussique, l'adénylate cvclase ou ACT (pour Adenylate Cydase Toxiri) va pénétrer dans différentes cellules de l'hôte, telles que monocytes, macrophages et neutrophiles et induire un dysfonctionnement cellulaire (37; 38). La sécrétion de TACT nécessite l'action des produits de 3 gènes localisés en aval du gène de structure (39). Ce mécanisme de sécrétion est homologue à celui utilisé par les bactéries à 6ram négatif pour la sécrétion des exotoxines de la famille 'Repeats in toxins' (RTX). L'ACT se fixe aux cellules de l'hôte grâce à son domaine hémolysine. Par son activité invasive, dépendante du calcium, elle pénètre dans les cellules et augmente la concentration d'AMPc via son activité adényl cydase activable par la calmoduline (37; 40). Elle perturbe ainsi les fonctions cellulaires et, par exemple, induit la mort cellulaire des macrophages par apoptose (41). Cette enzyme induit également la synthèse d'anticorps au cours de l'infection ou après vaccination (42).

Le lipopolysaccharide (LPS), dépourvu d'antigène O, contrairement au LPS des autres bactéries à Gram négatif, est toxique et peut induire la production du tumor necrosis factor ou TNF par les macrophages (43).

D'autres adhésines sont synthétisées par B. pertussis, telles que le Bordetella résistance sérum factor (BRK A), le trachéal colonization factor (TCF), qui, par leur séquence RGD, semblent impliqués dans l'adhésion de la bactérie aux cellules de l'hôte ainsi qu'une autre toxine, la toxine dermonécrotique (TDN), mais dont le rôle exact dans l'infection n'est pas encore élucidé (27; 44;

45).

Parmi toutes les adhésines et toxines de B. pertussis, deux seulement sont incluses dans tous les vaccins acellulaires, à savoir l'hémagglutinine filamenteuse et la toxine pertussique. Ce sont donc les réponses d'immunité cellulaire et humorale à ces deux antigènes que nous avons étudiées.

- 33 -

Figure 10. Représentation schématique de la toxine pertussique Sous-unité 1 : Domaine A. Sous-unité 2 à 5 : Domaine B

(Finger and von Koenig, Medical microbiology 1996)

Introduction : Chapitre 1 6.2.1. La toxine pertussique ou PT

La toxine pertussique est en même temps reprise dans la classification des adhésines et des toxines. En effet, elle fait partie de la famille des toxines de type A-B. L'oligomère B se lie aux membranes des cellules eucaryotes, permettant ainsi l’entrée de l'oligomère A dans cette dernière. La PT est composée de six polypeptides (46). L'oligomère A de la toxine est composée du polypeptide SI, et l'oligomère B des polypeptides 52 à S5 assemblés suivant le ratio 1 :1 ;2 :1 (figure 10). Les différentes sous-unités sont exportées individuellement à travers la membrane interne dans le périplasme où elles sont assemblées. Une fois assemblée, la toxine est sécrétée à travers la membrane externe, nécessitant un système de sécrétion de type IV ; les gènes codant pour les 9 protéines composant celui-ci étant situés en aval des gènes de structure au niveau du même opéron (27).

Les sous-unités 52 et 53 de l'oligomère B permettent la fixation de la PT aux cellules, dont les macrophages et les cellules épithéliales ciliées du tractus respiratoire, grâce à leur homologie avec les sélectines E et P des cellules endothéliales (47; 48). Cette fixation inhibe le phénomène de diapédèse et ainsi la migration des leucocytes vers le site de l'inflammation. Ce phénomène serait à l'origine de l'hyperlymphocytose observée au cours de l'infection. La fixation de la toxine aux cellules de l’hôte entraîne également l’activation des intégrines exprimées à leurs surfaces, dont l’intégrine CR3 sur laquelle la FHA se fixe, permettant l'entrée de la bactérie dans les cellules de l'hôte comme les monocytes et macrophages, et probablement aussi dans les polyneutrophiles (49).

Après fixation de l’oligomère B de la toxine sur la cellule, la sous-unité 51, enzymatiquement active, va pénétrer dans la cellule et être responsable des effets toxiques observés. En effet, par son activité ADP-ribosyl transférose, la PT inhibe les protéines G qui régulent l'activité de l’adényl cyclase et activent les canaux K+ et Ca* (26). Les effets biologiques attribués à cette dérégulation de la transmission du signal sont, entre autres, une hypersensibilité à l'histamine et une activation de la sécrétion d'insuline, résultant en une hypoglycémie (50).

La PT est généralement considérée comme le facteur de virulence majeur de S. pertussis et comme facteur participant à la plupart des symptômes de la maladie. La PT étant secrétée uniquement par B. pertussis et non par B. parapertussis, le rôle de la PT dans la pathogenèse de l'infection a pu, en partie, être déterminé en étudiant et comparant les infections causées par ces 2 espèces de Bordetelles (51). En effet, il a été observé que, d'une part, l'hyperlymphocytose chez les enfants infectés par B. pertussis éta\t causée par la PT, et que, d'autre part, la PT

-35-

(J. Mozar and A. Cotter, Molecular Microbiology 2006)

Introduction : Chapitre 1

contribue à la morbidité de l'infection tant au niveau de la durée que de la sévérité de la maladie.

Cependant, la toxine ne semble pas avoir de rôle dans l'induction de la toux paroxystique, de la reprise inspiratoire sonore ou « chant du coq » et des vomissements. Par son analogie de structure et de mécanisme d'action avec la toxine cholérique, on suppose que la PT est responsable de l'augmentation de la production de mucus au niveau du tractus respiratoire (52).

be plus, la déplétion du gène de la PT augmente les réponses immunes murines induites par la FHA suggérant le rôle modulateur de la PT sur les réponses d'immunité induites par d'autres antigènes (53). Cependant, le rôle exact de la PT dans l'établissement de l'infection, dans la maladie et/ou dans la transmission de la maladie reste à déterminer.

La PT induit une synthèse d'anticorps après infection et vaccination et confère une immunité protectrice (54). Cest pourquoi, elle est incluse dans tous les vaccins acellulaires après détoxification chimique ou génétique. En effet, les composants des premiers vaccins acellulaires étaient sélectionnés principalement sur la base de leur capacité à induire une réponse humorale spécifique.

Outre son rôle dans la protection contre l'infection à B. pertussis, la PT présente un pouvoir adjuvant dans divers systèmes immunologiques. Chez l'homme, il a été montré qu'elle améliore la réponse d'anticorps sériques contre d'autres antigènes vaccinaux, comme le virus respiratoire syncytial (55).

6.2.2. L’hémagglutinine filamenteuse ou FH<4

La FHA est une protéine extrêmement immunogène et est considérée comme le facteur dominant pour l'attachement aux cellules de l'hôte. La FH4 est encodée par fhaB qui est un des gènes les plus activés par les régulateurs des facteurs de virulence. Au départ, la protéine est synthétisée sous la forme d'un précurseur de 367 kba, appelé FhaB. Cette dernière est exportée à travers la membrane cytoplasmique par le système Sec (26). Sa translocation et sécrétion à travers la membrane externe nécessite une protéine accessoire, la FhaC (56). Lors de sa translocation, la FhaB subit un clivage au niveau de sa partie N-terminale ainsi qu'au niveau de sa partie C- terminale (57; 58). La partie C-terminale de la FhaB servirait de chaperone afin d'éviter le repliement prématuré de la protéine dans le périplasme et serait protéolysée une fois à la surface cellulaire sur une longueur d'environ 130 kba (figure 11) (57). La protéine sécrétée acquiert alors sa structure tertiaire, repliée en épingle à cheveux, et est ainsi sous forme mature avec une longueur de 220 kba (59; 60). Cependant, une certaine quantité de FHA resterait associée à la surface de la bactérie, biverses études in v/tro suggèrent que la FHA possède

- 37-

Introduction : Chapitre 1

plusieurs sites d'adhérence (59; 60). Elle présente une séquence RSD permettant l'adhérence de la bactérie aux monocytes et macrophages et, probablement, à d’autres leucocytes via, entre autres, le récepteur du complément de type 3 (CR3) (61). La liaison de CR3 sur les macrophages induit la phagocytose mais ne stimule pas la mort intracellulaire de la bactérie, à cause des effets suppressifs des toxines bactériennes, si bien qu’elle facilite la survie et la persistance de la bactérie au niveau des macrophages pulmonaires (62; 63). Grâce à ce motif RSD, la FHA peut également se lier à l’intégrine VLA-5 {very laie anfigen 5) situé sur les cellules épithéliales bronchiques, causant ainsi une up-régulation d’ICAM-1 {intracellular adhesion molécule I) (64). Il en résulte une accumulation et activation leucocytaire au site de l’infection. Un domaine de reconnaissance des carbohydrates (CRD) lui permet d’adhérer aux cellules trachéales ciliées (65). La FHA a aussi la capacité de se lier aux glycosaminoglycanes sulfatés, dont l’héparine, permettant l’adhérence de la bactérie aux cellules épithéliales non ciliées (66). Ce domaine de fixation à l’héparine permet aussi l’agglutination des globules rouges. La FHA présente de l’affinité pour elle-même et permet ainsi l’autoagglutination bactérienne.

La FHA induit la synthèse d’anticorps après infection ou vaccination cellulaire (54). De plus, par son absence de toxicité et sa facilité de purification à partir des surnageants de culture, elle est incluse dans la plupart des vaccins acellulaires.

Cependant, il a été démontré par Mc Guirk et Mills que la FHA supprimait la production d’Interleukine-12 (IL-IH) par les macrophages murins. Cet effet suppressif étant assuré par rinterleukine-10 (IL-10) (67). La FHA peut également exercer un effet immunomodulateur sur la réponse immune induite par d’autres pathogènes tel que le virus influenza (68). La FHA pourrait donc contribuer à la suppression de la réponse immune induite par B. pertussis ainsi que par d’autres pathogènes chez les enfants présentant une coqueluche.

Toutes ces adhésines et toxines, tant par leur propriété que par leur fonction, agissent donc de façon synergique au cours de la pathogenèse bactérienne.

-39-

Signaux extracellulaires:

acide

nicotinique, ions sulfate...

BvgA

' |éb;s

r w Vp-R I-p/

^ **”0^~**

R a -P

Figure 12. Régulation des facteurs de virulence par le système BvgS/A bomaines de structure et réactions de phosphorylation

(Beier and Gross, Adv Exp Med Biol 2008)

Introduction : Chapitre 1

6.3. La régulation des facteurs de virulence

B. pertussis peut moduler l'expression de ses facteurs de virulence par deux processus

distincts : la modulation de phase et la variation de phase (27; 69).

La modulation de phase est un phénomène d'adaptation physiologique de la bactérie à son environnement. Elle est sous le contrôle d'un système de régulation transcriptionnel à deux composants, les protéines BvgA et BvgS dont les gènes sont localisés sur le locus bvg (bordetella virulence gêné). BvgS est une protéine censeur, transmembranaire, capable de percevoir les modifications environnementales dont la température, la présence d'ions sulfate ou d'acide nicotinique. BvgA est un régulateur transcriptionnel. La transduction du signal intracellulaire par le système BvgS/A se fait par une cascade de phosporylations lors d'une modulation environnementale (figure 12). Elle termine par la phosphorylation de BvgA qui augmente son affinité pour les séquences cibles au niveau des promoteurs des gènes des facteurs de virulence, appelés vag {virulence activated genes). BvgA interagit avec la polymérase de l'acide ribonuicléique (ARN). Ce contact dépend de la structure du promoteur, c'est pourquoi les gènes codant pour les adhésines seraient exprimés avant ceux codant pour les toxines. Lorsque les conditions environnementales ne sont pas modifiées, les gènes vag sont silencieux et les gènes vrg {virulence repressedgenes) sont déréprimés. La bactérie se trouve alors dans une phase avirulente. BvgA peut également autoactiver la transcription du locus bvgA/S pour amplifier le signal.

La variation de phase est un phénomène quasiment irréversible. Il s'agit souvent de mutations inactivant les protéines régulatrices (70). Il en résulte un arrêt d'expression des facteurs de virulence donnant lieu à des variants avirulents de B. pertussis.

-41-

Introduction : Chapitre

2

La vaccination contre la Coqueluche

-43 -

-Sumber of Cases of Fcrtinsh and Attack Rates per IjOOO ChUd^nionths of Observation in Vacctnated and Unvaccinaied Croups !n AU 10 Trials

VKcllUltcd Unvteeiiiuc4

No. of Children fiveo J looculsüont

DurtUoaof ObMfvatioa*

(Chfid'moQihtl CaKiof r«f1tnsit

Atude Rmc per 1.000 CUIil*niOQihs

No.of Children givra 3 laocuUliont

Doratlonof Obematloa*

fChOd-OIMUlMd C«ic»0f Pertuuls

Atuek Rai«

per 1.000 Child*moBih»

49.105 •8 1-8I 1.932 52,472 717 813

I.W8 53.854 •I l-M 1.825 49.708 780 TÎ4

iittietft 3.801 10X961 149 1-a 3,757 10X140 887 8-71

* ONcrvfttloa bctâs froai tbe <U(c of tbe third laoculaitoo.

Figure 13. Efficacité des vaccins cellulaires (Extraits du rapport Medical Research Council, 1951)

iiiuiiiiiJ ui iiiucujiiiiu

In ail Ihc trials, 149 vaccinated and 687 unvaceinated children developed pertussis. The corresponding attack rati per 1,000 child-months of observation were 1.45 and 6.7 giving a réduction in the incidence of the diseasc of 783£^

Among children exposed to pertussis in their own homes ihe ‘ attack rates were 18.2% in the vaccinated and 87.3% in thç unvaceinated groups. TT^e cases that occurred in the vaccin-

Vaccin Fabricant Nom commercial Antigènes de B. pertussis (jjg par dose

PT FHA PRN

- 0,5ml) FIM

DTPa Chiron Acelluvax 5 2,5 2,5

esK Infonrix 25 25 8

5P Tripedia 23,4 23,4

SP Tripacel/daptacel 10 5 3 5

DTPa-Hib esK Infonrix/Hib 25 25 8

SP Actacel 10 5 3 5

DTPa-HBV GSK Infonrix-HBV 25 25 8

DTPo-IPV GSK Infanrix-IPV/Infanrix 25 25 8

polio

SP Tetravac 25 25

SP Quadracel 20 20 3 5

DTPa-IPV-Hib GSK Cinquerix 25 25 8

SP Pentaccl/Pediacel 20 20 3 5

SP Pentavac 25 25

DTPa-HBV-IPV GSK Infairix penta/Pediarix 25 25 8

DTPa-HBV-IPV-Hib GSK Infonrix hexo 25 25 8

SP Hexovac 25 25

dTpa GSK Boostrix 8 8 2,5

SP Adacel/Covavix 2,5 2,5 5 3

dTpa-IPV GSK Boostrix 8 8 2,5

SP Repevax 2.5 2,5 5 3

&SK-6JoxoSmithKltne Biologicds, SP-5anofi Pasteir, HBV-voccin hépatite B, IPV-vocdn polio inactivé, Hib-vaccin conjugué Hæmophifus infhjenzae type b

Table 3. Composition et combinaison des principaux vaccins acellulaires utilisés (Adapté de Locht etaf, Bordetella 2007)

Introduction : Chapitre 2

1. Types de vaccins

Différents vaccins contre la coqueluche sont disponibles à travers le monde et sont classés en deux types : les vaccins cellulaires et les vaccins acellulaires.

Le développement d'une première génération de vaccins a été entrepris dans les décennies qui ont suivi l'isolement du bacille en 1906. Ces vaccins, dits cellulaires ou à cellules entières, sont constitués d'une suspension d'organismes entiers tués de B. pertussis. La composition des différents vaccins cellulaires existants est assez semblable mais peut varier au niveau du contenu en contaminants comme la quantité en lipopolysaccharide et au niveau de la méthode d'inactivation du bacille qui peut être thermique ou chimique. Aux Etats-Unis, l'administration systématique de ces vaccins aux enfants a débuté vers le milieu des années 1940 (12). Dès 1947, le vaccin contre la coqueluche, combiné avec les vaccins contre la diphtérie et le tétanos (DTPw), a été recommandé. Durant les années 1950, de nombreux autres pays ont adopté ce vaccin combiné et l'ont inclus dans leur programme national de vaccination. Le DTPw a ensuite été combiné à d'autres antigènes vaccinaux tels que le virus poliomyélitique. Ces vaccins ont prouvé leur efficacité et ont permis de réduire drastiquement le nombre de cas de coqueluche ainsi que la morbidité et la mortalité causées par cette infection (figure 13) (2; 3). Actuellement, ces vaccins sont encore utilisés dans les pays en voie de développement mois ont été remplacés par les vaccins acellulaires dans de nombreux pays industrialisés.

En effet, des effets indésirables locaux et systémiques ont été associés au DTPw. Des réactions inflammatoires au site d'injection, des poussées de fièvre, un état de somnolence et d'irritabilité ont été décrits comme effets secondaires. Bien que moins fréquents, des convulsions fébriles, des troubles neurologiques, voire le décès ont aussi été associés aux vaccins cellulaires (5; 71).

Suite à ces effets secondaires majeurs, certains pays ou régions ont stoppé momentanément leur programme de vaccination. Ainsi, la Suède n'a réintroduit la vaccination contre la coqueluche dans son programme national de vaccination qu'en 1996 après 17 ans d'exclusion (72). En outre, les effets secondaires imputés aux DTPw ont poussé de nombreux pays, dont le Japon, à développer des vaccins d'un autre type, les vaccins acellulaires. Au Japon, la vaccination contre la coqueluche par ces derniers a été adoptée dès 1981 (73). Cette deuxième génération de vaccins est composée d'antigènes purifiés à partir de B. pertussis. Il existe de nombreux vaccins acellulaires différant par leur composition et concentration antigénique ainsi que par leur quantité de sels d'aluminium servant d'adjuvant (Table 3).

-45-

CfMwitry 2 3 4 9 6 7

Austfla ■ ■ ■

Belgium ■■■

BulgaHa ■■■

Croatia ■ ■ ■

Cyprus ■ ■ ■

Cz«ch Rapublic (1) ■■Ml

Dan mark ■ ■

Estons a ■■ ■

Rnland ■ ■

Franca ■■■

Gannany ■■■

Greaca ■ ■ ■

Hunçary ■■■

Icatand ■ ■

Iraiand ■ ■ ■

It^y

Latwla ■■ ■

Uthuania ■ ■ ■

Luxembourg

Maita(2) ■ ■■

The Netharlands ■■■

Norway ■ ■

PoWid

Portugal ■ ■ ■

Ronrtania ■ ■ ■

Slouak Raoublk ■ ■ Slovanla

Spain ■ ■ ■

Swadan (3) ■ ■

Swltzarland ■ ■ ■

Turkay ■ ■ ■

Unitad KJngdom ■■■

HaP llwP ■ aP/»P Map

Age at vaccination

—monthf--- years--- 9 6 7 le 11 12 13 14 19 U 17 ta 1« 2t 21 22 23 24 3 4 9 i 7 • 3 !• 11 12 13 14 15 13 17 13

Figure 14. Vue d'ensemble des calendriers vaccinaux des pays européens pour la vaccination contre B. perfassis (www.euvac.net)

Figure 15. Calendrier vaccinal belge, 2010 (Conseil supérieur de la santé)

Introduction : Chapitre 2

Tous les vaccins acellulaires comprennent au moins la PT, détoxifiée par différentes méthodes.

La plupart de ces vaccins contiennent également la FHA, et parfois des antigènes additionnels tels que la PRN et les FIMs. Ces vaccins ont aussi été associés aux anatoxines diphtérique et tétanique (DTPa) ainsi qu'à d'autres antigènes vaccinaux comme le virus de la poliomyélite. Les vaccins acellulaires sont moins réactogènes (74) et présentent une efficacité quasiment comparable à celle des DTPw (4). Ceci est principalement vrai pour les vaccins contenant aux moins 3 antigènes purifiés de B. pertussis (75-79). Le coût élevé de cette deuxième génération de vaccins est le facteur limitant dans sa distribution aux pays en voie de développement.

Bien que la plupart des pays aient adopté la vaccination contre la coqueluche dans leur programme national d'immunisation, le type de vaccin utilisé, sa composition, son association à d'autres antigènes vaccinaux et le calendrier vaccinal diffèrent encore d'un pays à l'autre, voire d'une région à l'autre (Figure 14).

En Belgique, jusqu'il y a peu, la vaccination contre la coqueluche différait d'une communauté à l'autre. La primo-vaccination, consistant en l'administration de 3 doses de vaccins à l'âge de 3, 4 et 5 mois, était semblable mais les vaccins administrés étaient différents. Avant l'an 2000, les nourrissons wallons recevaient le vaccin cellulaire Triamer® ou Tetracoq® (Sanofi Pasteur M.S.b) tandis que les enfants flamands recevaient le vaccin cellulaire Combivax® (SSK). Comme 4^' dose, le vaccin cellulaire Triamer® ou Tetracoq® et le vaccin acellulaire Infanrix-DTPa (SSK) étaient administrés respectivement aux enfants de 12 mois wallons et flamands. En 2001, l'âge de la première injection de vaccin aux nouveau-nés est passé de 3 à 2 mois et les différentes communautés ont adopté le même vaccin acellulaire (Tetravac®, Sanofi Pasteur M.S.D) pour la primo-vaccination. Toutefois, seuls les Wallons administraient une dose de rappel aux enfants âgés de 5 à 7 ans à l'aide du vaccin acellulaire Tetravac®. Depuis le 1“' janvier 2004, un protocole d'accord visant à l'harmonisation de la politique de vaccination a été conclu (80). Un même calendrier vaccinal et type de vaccin administré aux enfants sont dès lors d'application dans toute la Belgique (figure 15) (81). Actuellement, la vaccination contre la coqueluche est recommandée mais non obligatoire. Cependant, la plupart des enfants reçoivent le vaccin contre la coqueluche étant donné qu'il est combiné à celui contre la poliomyélite, seul vaccin obligatoire.

Le vaccin administré aux nourrissons est un vaccin hexavalent (Infanrix hexa®, SSK) qui est utilisé pour la prévention de la diphtérie, du tétanos, de la coqueluche, de l'hépatite B, de la poliomyélite et des infections dues à Haemophilus influenzae de type b. Ce vaccin est donc une

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Infmrix hexa® InfanrIx-IPV® Tetravac®

par dose (0,5 ml)

Boostrix®

Anatoxine diphtérique a 30 UI £30 UI ï30 UI ï2 UI

Anatoxine tétanique ï40UI £40 UI £40 UI ï20UI

Antigènes coquelucheux

Anatoxine pcrtussiquc (PT) 25 « ZBug 25^/9 8 ng

Hémagglutininc Filamenteuse (FHA) 25/5 25 (ig 25;/g 8)jg

Perctactine (PRN) BiJg 8 (5 2,5 pg

Virus poliomyélitique Inactivé

Type 1 40 DU 40 DU 40 DU

Type 2 8 DU 8 DU 8 DU

Type 3

Antigene hépatite B recombinant (Ag-rHBs) Polyoside d'Hœmophilus influenzae type b conjugué à l'anatoxine tétanique

32 DU 10 pg 10 pg 20-40 pg

32 DU 32 DU

Selsd'aluminium 2,4 mg 0,5 mg 0,3 mg 0,5 mg

Table 4. Composition des différents vaccins acellulaires actuellement utilisés en Belgique