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Localisation immunohistochimique dans l'intestin de porc des composantes cellulaires et humorales de la reponse immunitaire

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Localisation immunohistochimique dans l’intestin de porc des composantes cellulaires et humorales de la

reponse immunitaire

M. Olivier, Patricia Berthon, Henri Salmon

To cite this version:

M. Olivier, Patricia Berthon, Henri Salmon. Localisation immunohistochimique dans l’intestin de porc

des composantes cellulaires et humorales de la reponse immunitaire. Veterinary Research, BioMed

Central, 1994, 25, pp.57-65. �hal-02700400�

(2)

Article original

Localisation immunohistochimique dans l’intestin

de porc des composantes cellulaires et humorales de la réponse immunitaire

M Olivier P Berthon H Salmon

1 Équipe de «Génétique et Immunité»;

2 Équipe de «Lymphocytes et Immunité des muqueuses», INRA, laboratoire de pathologie infectieuse et immunologie, centre de Tours, 37380 Nouzilly, France

(Reçu le 5 mai 1993; accepté le 2 décembre 1993)

Résumé ― L’analyse des différentes composantes du système immunitaire, cellulaires et humo- rales, ainsi que leurs localisations, ont été effectuées sur coupes d’intestin de porc, en utilisant des anticorps spécifiques des sous-populations leucocytaires porcines. La fixation de ces anticorps a été

révélée à l’aide d’anticorps biotinylés anti-immunoglobulines de souris et d’un complexe révélateur streptavidine-biotine-péroxydase. Les résultats montrent une distribution spécifique des compo- santes immunitaires dans les compartiments, épithélial d’une part et lamina propria d’autre part.

Dans l’épithélium, on assiste à une prédominance de lymphocytes T de phénotype cytotoxique (T8),

alors que le tissu conjonctif de la lamina propria est pourvu pour une moitié de lymphocytes T, avec une légère prédominance des T auxiliaires (T4) sur les T cytotoxiques, et pour l’autre moitié de plas- mocytes dont la plupart contiennent des IgA. Les macrophages sont présents seulement dans la la- mina propria. Les cellules épithéliales des villosités et des cryptes expriment les antigènes du CMH,

de classe I sur la bordure en brosse, alors que ceux de classe Il sont présents uniquement sur les

cellules épithéliales des villosités. En revanche, de même que pour les IgA, le composant secrétoire

se localise sur les cellules épithéliales du fond des cryptes. Cette répartition suggère la possibilité

d’une réponse immunitaire au niveau même de la muqueuse intestinale.

porc 1 lymphocyte I macrophage I intestin 1 immunoglobulines / entérocytes

Summary ― lmmunohistochemical localization of the humoral and the cellular components of the immune response in swine gut. By immunohistochemistry, lymphocyte subsets of the swine gut were localized either in the epithelium or in the lamina propria. In addition, the distributions of class I and class II antigens were also characterized, using the streptavidin-biotin-peroxidase complex as the revelator; the endogenous peroxidase activity was distinguished from the specific by

cobalt chloride. The results show a compartmentalization in the distribution of lymphocytes: in the epithelium, all the cells were T lymphocytes, the majority of the CD8 phenotype; in contrast, in the la- mina propria, T and B cells were represented in similar proportions: T cells were constituted of both CD4 and CD8 cells (with slightly more CD4 than CD8 cells), while majority of B cells harboured the

IgA isotype. Class I MHC was present on epithelium cells of both the villi and crypts. In contrast MHC class // was only present on epithelial cells of the villi. Both SC and IgA were localized in the

epithelium cells of the crypt. Thus, this compartmentalization suggests the possibility of an immune

response in the gut.

pig / lymphocyte / macrophage / intestine / immunoglobulins / enterocyte

*

Correspondance et tirés à part

(3)

INTRODUCTION

Quelle que soit l’espèce animale, la mu-

queuse de l’intestin grêle des Mammifères est infiltrée par de nombreuses cellules du

système immunitaire, en particulier des lymphocytes et des plasmocytes.

Les lymphocytes T sont présents dans l’épithélium et dans la lamina propria.

Dans l’épithélium, la majorité des lympho- cytes T sont de phénotype T8 chez

l’homme (Janossy et al, 1980 ; Selby et al, 1983 ; Cerf-Bensussan et al, 1983), la

souris (Ernst et al, 1986) et le porc (Bian-

chi et al, 1992 ; Vega-Lopez et al, 1993).

Dans la lamina propria, les lymphocytes

T4 sont plus nombreux que les lympho- cytes T8 chez l’homme (Selby et al, 1983 ; Cerf-Bensussan et al, 1983) et le porc

(Vega-Lopez et al, 1993).

Les lymphocytes B et les plasmocytes

sont en majorité de phénotype immunoglo-

buline A (IgA) dans la lamina propria de

l’intestin de l’homme (Dobbins, 1986), de

la souris (Mc Dermott et al, 1986) et du

porc (Brown and Bourne, 1976 ; Allen and Porter, 1977 ; Butler et al, 1981 ).

Les antigènes du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) sont présents

sur les cellules de l’épithélium intestinal.

Les antigènes de classe 1 sont présents

sur l’ensemble des cellules l’épithéliales (Mayrhofer et al, 1983; Gorvel et al, 1984).

Les antigènes de classe Il sont pré-

sents uniquement sur les cellules de l’épi-

thélium des villosités (Wiman et al, 1978 ; Scott et al, 1980 ; Mayrhofer et al, 1983 ; Gorvel et al, 1984).

Bien que l’induction des réponses im-

munitaires au niveau de l’intestin ait été démontrée au niveau des plaques de Peyer (Spalding et al, 1984), on sait que leur ablation n’empêche pas la réponse immunitaire locale (Hamilton et al, 1981 ).

Ceci laisse supposer que cette réponse

pourrait s’initier ailleurs qu’au niveau des

plaques de Peyer, peut-être même au ni-

veau de l’épithélium intestinal où les cel- lules épithéliales pourraient jouer un rôle

dans la présentation de l’antigène (Bland

and Warren, 1986). Ce mode d’induction de la réponse immune serait plus appro-

prié pour un virus se multipliant dans les

cellules épithéliales tel que le virus de la

gastroentérite transmissible (GET) du

porc.

Afin de montrer la possibilité d’une ré-

ponse immunitaire au niveau même de la muqueuse, nous avons identifié, à l’aide du système streptavidine-biotine- péroxydase et de différents anticorps dirigés contre les antigènes de différencia- tion des leucocytes de porc, les compo- santes de la réponse immunitaire pré-

sentes dans la muqueuse intestinale de porc. Pour cette étude détaillée, nous

avons considéré d’une part l’épithélium et

la lamina propria des villosités et d’autre

part l’épithélium et la lamina propria des cryptes.

MATÉRIEL ET MÉTHODES

Prélèvement de l’intestin et coupes

L’iléum a été prélevé immédiatement après l’abattage par exsanguination totale d’une truie Large White âgée de 6 mois. Le contenu a été

éliminé par lavage rapide à l’eau courante puis remplacé par du milieu à base de saccharose

(milieu OCT, Miles, Elkhart). L’ensemble a été

congelé par immersion rapide dans l’azote li-

quide avant d’être transféré dans un congélateur

à -80°C.

Les coupes de 5 pm d’épaisseur chacune (cryo-microtome TE, SLEE, Londres) ont été sé- chées 10 min à température ambiante avant

d’être fixées 20 min à -20°C dans de l’acétone.

Chaque coupe a été par la suite enveloppée

dans du papier d’aluminium et conservée à

- 80°C avant d’être traitée.

(4)

Les anticorps

Tous les anticorps utilisés dans la F e étape de

fixation sur les coupes avaient pour espèce d’origine la souris, soit sous forme de surna- geant de culture d’hybridomes (anticorps mono- clonaux), soit sous forme d’alloantisérum (anti- corps polyclonaux).

Anticorps monoclonaux

Les différents anticorps utilisés ainsi que leur

spécificité ont été reportés dans le tableau I.

Anticorps polyclonaux

Il s’agissait d’un allo-sérum de souris anti-la (ÇL

8701, Cedarlane, Hornby) qui reconnaît par ré- action croisée des antigènes de classe Il du CMH du porc (Shinohara et Sachs, 1982).

Anticorps secondaires

L’anticorps secondaire était représenté par des

IgG biotinylées de mouton anti-Ig de souris (RPN 1061, Amersham, Amersham)

Complexe

streptavidine-biotine-péroxydase

Il s’agissait du complexe streptavidine biotine péroxydase commercialisé par Amersham (RPN 1051, Amersham, Amersham).

Mélange révélateur

Ce mélange était obtenu après filtration (0,45 pm) d’un mélange à 0,5 mg/ml dans du tampon phosphate (0,15 M) (PBS), de 3-3’ tétrachlorhy-

drate de diamine benzidine (réf 18865, Serva Feinbiochemica, Heidelberg) et de 0,078%

d’eau oxygénée, avec ou sans chlorure de co- balt (0,3 mg/ml, Ega-Chemie, Steinheim/Albuch) (Adams, 1981). ).

Technique de coloration

Fixation des anticorps

Après sortie du congélateur, les coupes ont été

réhydratées dans 3 bains successifs de PBS

sans calcium ni magnésium. Les coupes étaient

(5)

alors recouvertes par 100 wl d’anticorps pri-

maire (anticorps monoclonal sous forme de sur-

nageant de culture) ou de milieu de culture d’hy-

bridome comme témoin, pendant 60 min à température ambiante, en chambre humide.

Après 3 lavages de 10 min dans du PBS sans

Ca ni Mg, elles étaient recouvertes par 100 pl d’IgG biotinylées de mouton anti-Ig de souris

aux dilutions 1/20, 1/40 ou 1/80 en PBS- calcium (9 mM), magnésium (5 mM), sérum al-

bumine bovine (SAB) (1 %) durant 60 min à tem- pérature ambiante. Les coupes ont été de nou- veau lavées 3 fois comme ci-dessus.

Révélation de l’activité péroxydasique

La révélation de la péroxydase endogène a été

effectuée en présence de 100 wl de révélateur

avec du chlorure de cobalt. Les coupes ont été incubées (20 min, température ambiante) puis

lavées (3 fois, 10 min, PBS sans calcium ni

magnésium). Ensuite, chaque coupe a été re- couverte avec 100 (ii de complexe streptavi- dine-biotine-péroxydase (RPN1051, Amersham, Amersham) dilué au 1/400 en PBS calcium-

magnésium, 1% SAB puis incubée (30 min, température ambiante, chambre humide) et

lavée (3 fois, 10 min, PBS sans calcium ni ma-

gnésium).

La révélation de la péroxydase liée à la fixa- tion du complexe a été effectuée par recouvre- ment de chaque coupe avec 100 pl de révéla-

teur sans chlorure de cobalt puis incubation (20 min, température ambiante) et lavage (3 fois 2 min, eau du robinet).

Intensification de la coloration

Chaque coupe était incubée 5 min dans un bain d’acide osmique (0,3 %) puis lavée (6 fois, 2 min, eau du robinet).

Contre coloration

Chaque coupe a été recouverte avec 100 wl d’hématoxyline de Harris (réactifs RAL, Pointet Girard, Villeneuve-la-Garenne) pendant 15 s puis lavée (3 min à l’eau courante). Après incu-

bation de 3 min dans de l’acide acétique (2%) et lavage (3 min, eau du robinet), chaque coupe a été recouverte de carbonate de lithium saturé (3 min) et lavée (3 min, eau du robinet).

Déshydratation et montage

La déshydratation des coupes a été effectuée par trempages successifs dans des bains d’éthanol de concentrations croissantes (un bain à 70°, un à 90°, deux à 100°, 3 min chacun) puis

dans du toluène (2 bains, 3 min). Les coupes ont été ensuite montées en baume artificiel (Eu- kitt, Kindler, Freiburg).

Interprétation et expression

des résultats

Après chaque étape, les contrôles de la colora- tion ont été effectués à l’oeil nu et au micro- scope. Après coloration, les observations ont été faites au grossissement 625, à l’aide d’un

microscope optique (Dialux, Leitz, Wetzlar) en distinguant 2 zones : l’épithélium et la lamina

propria. Les cellules colorées ont été dénom- brées parmi 3 fois 100 cellules épithéliales et parmi 3 fois 100 champs microscopiques de 0,004 mm 2 chacun de la lamina propria. Les ré-

sultats sont exprimés en nombre moyen de cel- lules pour 100 cellules épithéliales ou pour 100

champs microscopiques (± SEM). Le diamètre moyen de chaque cellule colorée a été évalué à l’aide d’un micromètre oculaire.

L’activité péroxydasique endogène se révélait

sous la forme de granules cytoplasmiques colo-

rés en bleu-noir par la diaminobenzidine en pré-

sence de chlorure de cobalt. La coloration obte-

nue après marquage avec les anticorps et

fixation du complexe streptavidine-biotine- péroxydase était d’une teinte brune uniforme soit membranaire pour les lymphocytes et les macro- phages, soit cytoplasmique pour les plasmocytes.

RÉSULTATS

Composantes cellulaires de la réponse immunitaire

Non lymphocytaires Macrophages

Les macrophages dépourvus d’activité pé-

roxydasique endogène ont été révélés par

(6)

la présence d’un liseré brun cytoplasmique

avec l’anticorps monoclonal 74.22.15.

Dans l’épithélium, ces macrophages ne

se retrouvaient qu’au niveau des cryptes.

Dans le tissu conjonctif des villosités, les macrophages d’un diamètre de 7 à 15 5 pm étaient 7 fois moins fréquents que dans le tissu conjonctif des cryptes (ta- bleau 11).

Lymphocytes

Dans l’épithélium, les lymphocytes se dis-

tribuaient entre les cellules épithéliales et

étaient plus nombreux dans l’épithélium

des villosités que dans celui des cryptes.

D’un diamètre de 7 à 10 0 pm, ils révélaient le phénotype T et étaient dans l’épithélium

des villosités, en majorité constitués par des lymphocytes T cytotoxiques (T8).

Dans l’épithélium des cryptes des lympho- cytes T4 et T8 se distribuaient avec une

fréquence identique (tableau 11).

Dans le tissu conjonctif de la lamina

propria, on a observé la présence de lym- phocytes T et de lymphocytes de la lignée

B. Les lymphocytes T avaient un diamètre

de 6 à 10 0 pm comme ceux de l’épithélium.

Le nombre de lymphocytes auxiliaires était

en moyenne supérieur à celui des lympho- cytes cytotoxiques que ce soit dans les villosités ou dans les cryptes (tableau 11).

La somme des lymphocytes T auxiliaires et suppresseurs redonne le nombre de

lymphocytes T, montrant ainsi que tous les

lymphocytes T ont bien été marqués.

Les cellules de la lignée B présentaient

un marquage soit membranaire, soit cyto- plasmique. Elles étaient présentes unique-

ment dans la lamina propria, de préférence

sous les cryptes.

Les cellules à immunoglobulines mem-

branaires (14-18 8 pm) représentaient 55%

des cellules à immunoglobulines. Le reste

était constitué par des cellules à immuno-

globulines cytoplasmiques d’un diamètre

(7)

plus élevé (18-23 wm). Les cellules conte- nant des immunoglobulines étaient pres- que exclusivement d’isotype IgA, que ce soit dans les villosités ou les cryptes (ta-

bleau 11).

encore, la somme des différents iso- types redonne bien le nombre de cellules contenant des immuglobulines, indiquant

que toutes les cellules ont été marquées.

Cellules épithéliales

Les antigènes de classe 1 du CMH étaient

présents sur la bordure en brosse des cel- lules épithéliales, que ce soit au niveau des villosités ou des cryptes. En revanche, les antigènes de classe Il du CMH étaient localisés uniquement sur la bordure en

brosse des cellules épithéliales des villosi- tés.

Composantes humorales

Composant secrétoire

Ce composant n’a été trouvé que sur la

zone apicale des cellules épithéliales du

fond des cryptes.

Immuglobulines A de l’épithélium

La présence de cet isotype se signalait sur

la bordure en brosse et sur la membrane basolatérale des cellules épithéliales, par

un liseré brunâtre plus intense au niveau

des cryptes que des villosités.

DISCUSSION

Les techniques immunohistochimiques uti-

lisant la péroxydase sont souvent utilisées pour la caractérisation antigénique des

cellules dans les tissus. Ces techniques

permettent d’utiliser un système d’amplifi-

cation du signal. D’autre part, et contraire- ment aux techniques utilisant la fluores- cence, le signal obtenu est stable dans le

temps, ce qui permet d’effectuer une ob- servation plus détaillée des coupes de tissu. Cependant dans les tissus infiltrés par des cellules à péroxydase endogène

comme les granulocytes et les monocytes,

leur coloration gêne l’observation des cel- lules spécifiquement marquées par un anti- corps. Pour faciliter cette observation, la péroxydase endogène peut être inhibée.

Cependant, les techniques d’inhibition de la péroxydase endogène risquent d’empê-

cher tout marquage spécifique ultérieur (Malorny et al, 1988). Pour éliminer ce ris- que nous avons mis au point une techni-

que au cours de laquelle les cellules à pé- roxydase endogène ont été différenciées des cellules marquées par la révélation de la péroxydase endogène (avec chlorure de

cobalt) avant la fixation du système révéla- teur, tout en préservant ce marquage.

Cette technique de coloration nous a

permis de différencier très facilement les cellules reconnues par les anticorps des

cellules à péroxydase endogène, les- quelles sont présentes en grand nombre

dans la lamina propria.

Nos résultats montrent que, chez un porc sain, les cellules infiltrant la mu-

queuse intestinale ne sont pas distribuées

au hasard. Certaines cellules sont situées

plutôt dans l’épithélium des villosités (lym- phocytes T8) alors que d’autres se situent dans la lamina propria des cryptes (lym- phocytes T4, cellules B, macrophages).

Le nombre de lymphocytes intraépithé-

liaux que nous avons observé est en accord

avec les observations de Chu chez le porc

(Chu et al, 1979) qui trouve 27,3 lympho- cytes pour 100 cellules épithéliales. Ces lymphocytes intraépithéliaux, déjà observés

chez l’homme (Fergusson, 1977 ; Cerf-

Bensussan et_a!, 1.!983 ; Dofjbins, 1986), la

souris (Glaister, 1973) et le porc (Vega-

(8)

Lopez et al, 1993), étaient supérieurs en

nombre à ceux observés dans l’épithélium des cryptes. Cette différence pourrait être

due à un rôle particulier que pourraient jouer ces lymphocytes dans les villosités.

Les lymphocytes intraépithéliaux sont

des lymphocytes T. L’épithélium des villosi- tés est enrichi en lymphocytes T8 comme

chez l’homme (Janossy et al, 1980 ; Selby

et al, 1981, 1983 ; Cerf-Bensussan et al, 1983), la souris (Mc Dermott et al, 1986 ; Ernst et al, 1986), le rat (Lyscom et al, 1982) et le porc (Bianchi et al, 1992 ; Vega-Lopez et al, 1993).

La différence de répartition des lympho- cytes T4 et T8 intraépithéliaux dans les

villosités et les cryptes correspond à une augmentation des lymphocytes T8 dans l’épithélium des villosités, augmentation qui pourrait être due soit à une prolifération

des lymphocytes T8 sous l’effet de stimula- tions antigéniques à ce niveau de l’épithé- lium, soit à une voie de passage particu-

lière à partir du tissu conjonctif sous- jacent.

Les lymphocytes T sont également pré-

sents dans l’ensemble de la lamina propria

comme chez l’homme (Janossy et al, 1980 ; Selby et al, 1981 ; Cerf-Bensussan et al, 1983), le rat (Lyscom et al, 1982) et

le porc (Vega-Lopez et al, 1993). Ces lym- phocytes T sont enrichis en lymphocytes

T4 de même que chez l’homme (Cerf-

Bensussan et al, 1983) et le porc (Vega- Lopez et al, 1993). La présence des cel-

lules de type T4 à ce niveau suggère une possibilité de reconnaissance locale de

l’antigène. Cette reconnaissance nécessite la présence de cellules présentatrices d’antigène. Chez le porc, la présence dans

l’intestin de telles cellules présentant des antigènes de classe Il du CMH a déjà été

démontrée (Vega-Lopez et al, 1993) et

notre étude montre que des macrophages

sont présents dans la lamina propria. Leur

nombre semble être en relation avec celui des cellules B.

Parmi les cellules B, la forte proportion

de cellules à IgA a déjà été observée chez l’homme (Dobbins, 1986), la souris (Mc

Dermott et al, 1986) et le porc (Allen and Porter, 1977 ; Butler et al, 1981 ).

La lamina propria des cryptes est plus

riche en cellules B que celle des villosités,

ce qui pourrait être en relation avec la pré-

sence d’IgA et de composant sécrétoire au

niveau des cellules épithéliales des cryptes dont la présence a déjà été dé-

montrée chez l’homme (Scott et al, 1981 ).

D’autre part, la localisation des anti-

gènes d’histocompatibilité de classe I et de

classe Il au niveau de l’épithélium est iden- tique à celle observée chez l’homme (Scott

et al, 1980 ; Gorvel et al, 1984), le cobaye (Wiman et al, 1978) et le rat (Mayrhofer et al, 1983 ; Bland and Warren, 1986).

En conclusion, nos résultats sont conformes à ceux déjà observés dans d’autres espèces par différents auteurs uti- lisant des techniques différentes.

Cependant nous démontrons que l’épi-

thélium des villosités se caractérise par la

présence quasi exclusive de lymphocytes

T8 alors que, dans celui des cryptes, les lymphocytes T8 et T4 se distribuent avec

la même fréquence. D’autre part nous dé-

montrons que la lamina propria des cryptes, bien que présentant la même den- sité en lymphocytes T4 et T8 que la lamina propria des villosités, est 12 fois plus riche

en cellules B et présente 8 fois plus de ma- crophages.

D’autre part les résultats de notre étude, établis sur coupe d’iléum, sont proches de

ceux décrits pour des suspensions de lym- phocytes isolés, soit de l’épithélium, soit de

la lamina propria du duodénum (Salmon, 1987 ; Salmon et al, 1990).

Toutes les composantes de la réponse

immunitaire sont donc présentes dans la

muqueuse intestinale. Cependant, étant

donné la localisation particulière des cel-

lules T8, il apparaît nécessaire de procé-

(9)

der à des études fonctionnelles de ces cel- lules. D’autre part, il serait intéressant de refaire ce même travail sur des animaux infectés par le virus de la GET du porc afin d’observer une éventuelle modification dans la répartition des différentes popula-

tions cellulaires de l’ileum, lieu des lésions dues à ce virus (Savey et Laude, 1979).

La GET du porc représente donc un mo-

dèle intéressant pour l’étude de la réponse

immunitaire au niveau de la muqueuse in- testinale en dehors des plaques de Peyer, plus particulièrement au niveau de l’épithé-

lium.

REMERCIEMENTS

Les auteurs tiennent à remercier C Le louedec pour l’aide à la rédaction et M Dixneuf pour la

frappe du manuscrit.

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