Recherche immunologique en tuberculose : mémorandum d'une réunion de l'OMS

Bulletin de l'Organisation mondiale de la Santm, 60 (6): 887-891 (1982) Recherche immunologique en tuberculose: Memorandum d'une reunion de I'OMS* Le present Memorandum examine la place des techniques immunologiques modernes dans divers secteurs de la tuberculose oui se posent des problmes. L'isolement recent d'antigenes mycobacte6riens hautement purifie's trouvera une importante application en fournissant des reMactifs spe&cifiques pour les epreuves cutane'es dans les investigations sur le diagnostic, la classification et l'epidemiologie, ainsi que des agents qui serviront d'immunogenes et d'adjuvants. La mise au point d'anticorps monoclonaux obtenus par immunisation d'animaux sensibles avec des antigenes partiellement purifies est consider6e comme une methode des plus prometteuses en vue de l'identification et de l'isolement des antigenes. Des e'tudes in vitro sur les mecanismes de l'immunite' et sur les effets de l'immuni- sation dans la tuberculose sont n&cessaires. Plusieurs methodes ont 6te' recemment proposees, mais leur valeur demande encore a etre verifiee, par exemple, d'apres la correlation entre la resistance in vivo et les resultats in vitro, ainsi quepar comparaison des differents antigenes dans les 05preuves in vitro. Les antigenes specifiques, de meme que les epreuves in vitro de l'immunite anti- tuberculeuse, seraient aisement applicables a des investigations cliniques sur les parametres immunologiques et sur les effets de l'immunisation. De nouvelles 6preuves serologiques, utilisant des antigenes purifies, seraient e'galement precieuses a cet e'gard. Les epreuves in vitro de l'immunite a mediation cellulaire pourraient etre employees pour e6tudier l'effet de divers vaccins BCG dans differentes populations, afin d'explorer le role des facteurs gOndtiques et environnementaux dans la reponse a la vaccination. Des antigenes et des 04preuves se'rologiques specifiques devraient etre utiles pour le diagnostic des diffe'rentes formes de la maladie extrapulmonaire, en particulier chez les enfants. Une epreuve qui serait capable de distinguer entre l'infection par Mycobacterium tuberculosis et une sensibilite' suscito6e par la vaccination BCG ou par des mycobacteries de l'environnement serait precieuse dans des etudes tant diagnostiques qu'epid6miologiques. Des recherches sont n&cessaires sur les mecanismes de reactivation endogene de la maladie et la det,6rio- ration d'une affection apparemment quiescente, afin de tenter d'identifier les groupes a risque eleve. La tuberculose pose un probleme d'importance majeure dans le monde entier. On estime A 15 a 20 millions de cas la prevalence de la maladie evolutive, avec une incidence annuelle d'environ 10 millions, et il y aurait au moins 3 millions de deces chaque ann6e. L'ampleur de ce probleme, liMe i l'incertitude quant A 1'efficacite des mesures de lutte actuelles, en particulier la vaccination BCG, souligne la necessite d'elargir la recherche sur la tuberculose et d'appli- * Ce Memorandum a ete prepare par les signataires dont les noms figurent a la page 891, a l'occasion d'une consultation infor- melle qui s'est tenue a Washington les 27-29 octobre 1981. La version originale en anglais a ete publi6e dans le Bulletin de l'Orga- nisation mondiale de la Sante, 60 (5): 723-727 (1982). Les demandes de tires a part doivent etre adressees au Chef du service de la Tuber- culose et Infections respiratoires, Organisation mondiale de la Sante, 1211 Geneve 27, Suisse. quer les techniques immunologiques et biologiques nouvellement mises au point. La vaccination BCG a longtemps ete consideree comme une importante mesure de lutte contre la tuberculose, mais les resultats contradictoires de divers essais de BCG, notamment dans la recente etude effectuee A Chingleput (Inde) ou il s'est montre apparemment inefficace, ont souleve l'inquietude. Diverses hypo- theses ont ete avancees pour expliquer ces diffe- rences, et certaines d'entre elles servent de base aux propositions qui figurent dans le present Memorandum. Malgre l'importance de la tuberculose dans le monde, aussi bien dans les pays developpes que dans les pays en developpement, la relation hote-parasite dans cette maladie est encore mal connue. En parti- 4240 -887- MtMORANDUM culier, on sait peu de choses des mecanismes qui tuent Mycobacterium tuberculosis ou inhibent sa croissance. En outre, on ne sait pas clairement ce qui fait que, chez certains individus, l'infection infra- clinique se transforme en maladie patente, bien que les interactions complexes lymphocytes-macro- phages dans l'immunite a mediation cellulaire soient maintenant assez connues pour qu'on puisse les appliquer a l'etude du processus morbide. On ignore encore comment et dans quelle mesure la reponse immunitaire aux antigenes mycobacteriens est reglee; il y a des failles dans nos connaissances sur la chimie et le role fonctionnel des antigenes, non seulement en ce qui concerne M. tuberculosis mais egalement le BCG d'autres mycobacteries. II faut approfondir l'etude de ces aspects de l'infection avant de pouvoir elaborer une meilleure strategie therapeutique. Compte tenu des insuffisances de nos connais- sances, le present Memorandum indique des voies par lesquelles la recherche pourrait fournir des ren- seignements conduisant a une plus grande efficacite de la vaccination BCG et, a long terme, a d'autres formes plus efficaces de prophylaxie. II convient de prendre des mesures pour proteger les sujets contre la transformation de la maladie infraclinique en une maladie patente. On espere que les recherches proposees ameneront une amelioration du diagnostic et de la detection des cas, ainsi que peut-etre la mise au point d'une chimioprophylaxie et d'un traitement efficaces qui permettront de juguler la maladie. Trois grands domaines sont etudies: 1) l'isolement des antigenes mycobacteriens; 2) l'utilisation de methodes in vitro pour etudier les reponses immuni- taires aux mycobacteries, ainsi que les relations hOte- parasite; et 3) l'immunologie clinique de la tubercu- lose et la vaccination BCG. ISOLEMENT ET PURIFICATION DES ANTIGtNES MYCOBACTtRIENS Des techniques recemment mises au point pour la purification des antigenes ont permis l'isolement d'antigenes et d'anticorps susceptibles de diffe- rencier des microorganismes tres voisins. Ainsi, il est devenu possible d'identifier les microorganismes infectants et de produire des vaccins avec une preci- sion beaucoup plus grande qu'auparavant. Les antigenes mycobaceriens purifies ont plusieurs importantes applications potentielles: a) en tant que reactifs sensibles et specifiques pour les epreuves cutanees dans les recherches concernant le diagnostic, la classification et l'immunologie; b) en tant que reactifs pour les recherches serolo- giques et les epreuves de l'immunite a mediation cellulaire in vitro; c) en tant qu'immunogenes pour stimuler a nouveau l'immunite plus tard dans la vie, et peut- etre dans un avenir plus lointain et avec des modifi- cations appropriees, en tant qu'agents vaccinants primaires; d) en tant qu'adjuvants; e) dans des etudes sur la pathogenie et sur les facteurs genetiques qui influent sur les reponses immunitaires. Afin de faciliter les progres de l'application des antigenes isoles et pour eviter les travaux faisant double emploi, il est essentiel que les divers labora- toires echangent des renseignements et coordonnent leurs recherches. A cette fin, un unique lot de serum hyperimmun et d'extraits antigeniques de mycobac- teries doit e'tre prepare et chaque precipitinogene demontrable doit etre identifie par une methode standard d'immunoelectrophorese croisee. II faut egalement s'efforcer d'identifier les antigenes non precipitables, par exemple les glycolipides et les peptidoglycolipides. Ces reactifs pourraient alors etre utilises pour l'identification des mycobacteries et ce travail pourrait etre effectue par un laboratoire designe; il serait egalement possible de mettre les reactifs a la disposition de chercheurs individuels. Dans ce contexte, il est tres important d'etre en mesure d'identifier M. tuberculosis mais d'autres especes microbiennes cliniquement interessantes devraient egalement etre incluses. La mise au point d'anticorps monoclonaux, obtenus par immunisation d'animaux sensibles A I'aide d'antigenes partiellement purifies, fournit une nouvelle methode d'identification et d'isolement des antigenes. En outre, les anticorps monoclonaux peuvent etre couples a des substrats insolubles et utilises pour la preparation d'antigenes hautement purifies. L'emploi des methodes physico-chimiques complexes actuelles pour la differenciation des anti- genes doit etre poursuivi. Les antigenes qui sont destines a etre injectes a des sujets humains doivent etre prepares de maniere que des proteines contami- nantes et d'autres agents soient exclus. En ce qui concerne la preparation des antigenes, il faut insister sur l'emploi d'extraits cellulaires prove- nant de cultures jeunes a croissance active et sur des methodes d'isolement qui reduisent la denatura- tion. Pour faciliter la standardisation et l'echange d'information, les mesures suivantes doivent etre prises: a) il sera tenu un registre de tous les chercheurs et laboratoires qui s'occupent de la preparation d'antigenes et d'anticorps; b) un atelier reunissant des laboratoires sera tenu pour proceder A l'echange et a la comparaison de reactifs - antigenes comme anticorps - et pour 888 RECHERCHE IMMUNOLOGIQUE EN TUBERCULOSE standardiser la terminologie; c) il convient d'instituer un systeme grace auquel des preparations de reference d'antigenes et d'anti- corps pourront etre mises a la disposition des chercheurs qualifies. Comme les antigenes peuvent etre obtenus en grande quantite a partir de cultures microbiennes, I'application des techniques de recombinaison de l'ADN pour leur production semble etre superflue a l'heure actuelle. II convient de developper les recherches sur l'isole- ment des antigenes, sur leur specificite et sur l'eva- luation au laboratoire de leur applicabilite et de leur utilite en clinique, sur leur caracterisation struc- turelle et fonctionnelle, ainsi que sur la synthese d'epitopes et d'immunogenes d'interet clinique. RECHERCHES IN VITRO SUR L'IMMUNITt, LA PATHOGtNIE ET LES RELATIONS HOTE-PARASITE La lutte contre la tuberculose par la vaccination sera grandement facilitee par une meilleure connais- sance des mecanismes et de la regulation de l'immu- nite antituberculeuse et par la surveillance des effets de la vaccination sur des parametres definis de l'im- munite in vitro. De telles etudes, effectuees sur du materiel provenant de sujets humains et completees par les resultats obtenus sur des animaux d'expe- rience, devraient permettre une approche plus ration- nelle de l'utilisation des vaccins existants et la mise au point de nouveaux vaccins. Les etudes in vitro des mecanismes de l'immunite doivent porter notamment sur: a) la resistance naturelle: l'existence et le meca- nisme d'une restriction de la croissance mycobacte- rienne sous l'action des phagocytes mononucleaires normaux; l'influence du serum ou de facteurs plas- matiques sur la phagocytose et le sort intracellulaire des mycobacteries; les roles possibles d'autres cellules, telles que les cellules letales (K) naturelles; I'analyse des differences parmi les groupes de personnes d'age, de sexe, d'ethnie, etc. differents; b) la resistance acquise: la nature des lymphocytes qui reagissent avec les antigenes mycobacteriens; la nature des lymphokines qui influent sur l'accumula- tion et l'activation des macrophages ainsi que sur la croissance bacterienne; la nature des processus d'activation des macrophages; les mecanismes de l'action letale ou de l'inhibition de croissance que les macrophages exercent sur les mycobacteries; le role possible d'autres cellules; l'influence du serum, du plasma ou d'autres facteurs solubles sur les pro- cessus intracellulaires et sur les mycobacteries extra- cellulaires; c) la correlation entre la resistance in vivo et les resultats des epreuves in vitro, notamment le titrage des lymphokines susceptibles d'intervenir, par exemple, facteur d'inhibition de la croissance, facteur d'activation des macrophages et facteur d'inhibition de la migration des macrophages, ainsi que facteur induisant des procoagulants: d) la comparaison entre divers antigenes purifies in vitro; e) la recherche de lignees cellulaires produisant les lymphokines appropriees et la culture de ces cellules. Les etudes sur la regulation de l'immunite doivent porter notamment sur: a) l'identification des cellules qui suppriment les reponses (par exemple, transformation des lympho- cytes et production de lymphokines) aux antigenes mycobacteriens in vitro; b) l'identification des antigenes ou des prepara- tions qui activent selectivement des cellules suppres- sives et d'autres cellules immunoregulatrices in vitro; c) la determination des facteurs solubles, tels que les facteurs seriques ou plasmatiques, les mediateurs inflammatoires, les produits cellulaires et autres molecules suppressives specifiques ou non speci- fiques qui influent sur les mecanismes effecteurs cellulaires; d) la determination des mecanismes de presenta- tion de l'antigene. Ces epreuves seront particulierement precieuses pour explorer des details importants des reponses immunitaires de l'homme a la vaccination, aspects qu'il est impossible d'etudier dans des essais pratiques classiques. Ces recherches seront egalement utiles pour l'etude de la pathogenie de la tuberculose, par exemple: a) en etablissant la correlation entre la virulence mycobacterienne in vivo et in vitro; b) en identifiant et en etudiant les produits des macrophages et des lymphocytes qui interviennent dans la pathogenie, notamment les facteurs qui stimulent la croissance mycobacterienne; c) en etudiant la croissance mycobacterienne dans les macrophages en presence des produits de lymphocytes stimules par divers antigenes purifies, afin de determiner ceux qui suscitent une immunite protectrice. Les etudes ci-dessus sont maintenant devenues possibles du fait que, outre les methodes classiques d'etude in vitro de l'immunite A mediation cellulaire, il existe de nouvelles methodes et de nouveaux reactifs, notamment des titrages de l'immunite 889 890 MEMORANDUM contre le bacille tuberculeux, des titrages de la suppression immunitaire suscitee par les antigenes mycobacteriens, des reactifs pour l'analyse des sous- populations de lymphocytes humains, des molecules microbicides specifiques, des lymphokines humaines partiellement purifiees, et des lignees cellulaires continues de macrophages. Comme on peut esperer disposer d'antigenes mycobacteriens purifies, l'ex- ploration de ces systemes in vitro devient pertinente et imperative. IMMUNOLOGIE CLINIQUE DE LA TUBERCULOSE ET VACCINATION BCGa Il est necessaire de proceder a des etudes sur l'effi- cacite de la vaccination antituberculeuse, d'am& liorer les methodes diagnostiques et d'explorer les modifications des paramrtres immunologiques au cours de la maladie. II est vraisemblable que de telles etudes, effectuees a l'aide des methodes immunolo- giques et histochimiques modernes, fourniront d'importants renseignements nouveaux. Parmi les nouvelles techniques qui peuvent etre particuliere- ment precieuses, il faut citer: a) l'utilisation de reactifs pour epreuves cutanees contenant des antigenes purs specifiques d'espece, obtenus par des m6thodes physico-chimiques ou A l'aide d'anticorps monoclonaux. b) de nouvelles epreuves serologiques, peut-etre effectuees au moyen des antigenes nouvellement purifies; c) des epreuves in vitro de l'immunite cellulaire capables de differencier les effets des differentes populations cellulaires ou qui donnent des resultats en correlation avec l'immunite protectrice. II convient d'accorder une priorite elevee aux etudes visant a rechercher les raisons de l'echec de la vaccination BCG dans l'etude de Chingleput et ailleurs, ainsi qu'a evaluer l'influence des mycobac- teries de l'environnement. Dans ces recherches, des epreuves in vitro de l'immunite A mediation cellulaire seront effectuees sur des sujets avant et apres vacci- nation et peut-etre egalement sur ceux qui ont ete vaccines a la naissance. II faudrait faire une comparaison entre les reponses chez les sujets d'une collectivite ou la vacci- nation BCG n'a que peu ou aucune valeur protec- trice et chez ceux d'une autre ou une excellente protection a ete mise en evidence. S'il etait possible a Pour toutes les recherches portant sur des sujets humains, il est tres important que les experiences soient planifiees et conduites conformement aux principes 6thiques, notamment aux dispositions de la Dclaration d'Helsinki (revisee par la Vingt-neuvieme Assem- blee medicale mondiale de Tokyo, Japon, 1975) et aux normes supplementaires, s'il en existe, en vigueur dans le pays ou les travaux sontrealises. d'inclure aussi dans 1'etude une population appro- priee d'immigrants, cela permettrait de distinguer les effets des facteurs genetiques et environnementaux. Le r6le des mycobacteries environnementales pour- rait etre explore a l'aide de nouveaux reactifs specifiques pour epreuves cutanees et d'antigenes, specifiques ou A large spectre, dans des epreuves in vitro mesurant l'immunite A mediation cellulaire. De telles recherches fourniraient d'excellents elements pour mettre en correlation les resultats des epreuves in vitro et le degre de protection fourni par la vaccination. On pourrait se fonder sur des etudes similaires, en pratiquant des epreuves avant et apres vaccination, pour comparer les sous-souches de BCG, ainsi que les protocoles de vaccination, et pour eprouver de nouveaux agents immunisants. Elles devront etre concues en vue d'explorer l'influence de la propor- tion de bacilles morts contenus dans une preparation de BCG sur la capacite immunisante de ce vaccin, I'affaiblissement de l'immunite, 1'effet de la revacci- nation, ainsi que celui des infections anterieures par des mycobacteries atypiques. De telles etudes pourraient etre incorporees dans les programmes actuels de vaccination BCG. Un autre domaine hautement prioritaire est l'ela- boration de meilleures methodes en vue de diagnos- tiquer les formes de tuberculose qui sont actuelle- ment difficiles A identifier, par exemple, la meningite tuberculeuse, la tuberculose miliaire, les complexes primaires chez les enfants, la maladie osseuse et arti- culaire, la maladie des voies urinaires, la pleuresie et la pericardite. Une epreuve serologique efficace et une epreuve cutanee specifique qui seraient capables de distinguer une reaction suscitee par le BCG de celle qui est induite par M. tuberculosis seraient particulierement utiles. La derniere serait egalement precieuse pour calculer le risque d'infection, ce qui est un parametre epidemiologique des plus impor- tants. Bien que quelques etudes immunologiques aient deja ete faites, les changements qui interviennent dans l'immunite A mediation cellulaire et l'immunite humorale au cours de la tuberculose doivent main- tenant etre explores a I'aide des nouvelles methodes perfectionnees. Les epreuves doivent etre effectuees a differents moments au cours de la maladie, c'est-a- dire au moment du diagnostic, pendant les premiers mois de la chimiotherapie, et pendant la periode de suivi, lorsque les bacilles sont quiescents dans les lesions. On sait peu de choses des raisons de la reacti- vation endogene de la maladie ou de la trans- formation d'une maladie apparemment quiescente apres chimiotherapie. L'etude de ces deux questions est conseillee afin de definir les sujets A haut risque qui pourraient etre traites par des agents chimiopro- phylactiques et immunotherapiques. La reussite d'un RECHERCHE IMMUNOLOGIQUE EN TUBERCULOSE tel programme accroltrait considerablement l'effica- cite de la lutte contre la tuberculose. Les etudes sur l'un quelconque de ces aspects doivent tenir compte de facteurs tels que l'age, le sexe, les marqueurs genn& tiques appropries, l'etat nutritionnel, les maladies concomitantes et la situation socio-economique. II est probable que de nouveaux agents immuno- therapiques seront bient8t mis au point; il pourra s'agir de substances agissant sur des populations cellulaires specifiques (par exemple, des cellules T suppressives) ou de medicaments modulant la reponse immunitaire. I1 sera tres important d'etudier l'utilisation de tels agents en meme temps que la chimiotherapie, ou bien en vue de tuer les micro- organismes quiescents apres chimioth6rapie ou apres infection naturelle. N. Axelsen, Statens Seruminstitut, 2300 Copenhague S, Danemark M. Barcinski, Institut de Biophysique UFRJ, Cidade Universitaria, Rio de Janeiro, Bresil B. R. Bloom, Head, Department of Microbiology, Albert Einstein College of Medicine, New York, NY, Etats-Unis d'Amerique Sotiros D. Chaparas, Director, Mycobacterial and Fungal Antigens Branch, Food and Drug Admi- nistration, Bethesda, MD, Etats-Unis d'Amerique B. Cinader, Institute of Immunology, University of Toronto, Toronto, Canada A. I. Coates, Department of Bacteriology, Royal Postgraduate Medical School, Londres, Angle- terre A. J. Crowle, Department of Microbiology and Immunology, Webb-Waring Lung Institute, Uni- versity of Colorado Health Sciences Center, Denver, CO, Etats-Unis d'Amerique H. G. ten Dam, Specialiste scientifique, Tuberculose et Infections respiratoires, Organisation mon- diale de la Sante, Geneve, Suisse J. R. David, Harvard Medical School, Boston, MA, Etats-Unis d'Amerique Mayer Goren, Margaret Regan Investigator in Chemical Pathology, National Jewish Hospital and Research Center, National Asthma Center, Denver, CO, Etats-Unis d'Amerique T. B. Jablokova, Departement du BCG et de la Tuberculine, Institut d'Etat Tarasevic pour la Recherche sur la Standardisation et le Controle des Preparations biologiques medicales, Moscou, URSS F. Luelmo, Regional Adviser in Tuberculosis and Respiratory Infections, Pan American Health Organization, Washington, DC, Etats-Unis d'Amerique D. A. Mitchison, Director, Unit for Laboratory Studies of Tuberculosis, Royal Postgraduate Medical School, Londres, Angleterre Carl F. Nathan, The Rockefeller University, New York, NY, Etats-Unis d'Amerique D. S. Nelson, Kolling Institute of Medical Research, The Royal North Shore Hospital of Sydney, St Leonards, NSW, Australie M. E. Patarroyo, Universite nationale, Bogota, Colombie A. Pio, Chef du service de Tuberculose et Infec- tions respiratoires, Organisation mondiale de la Sante, Geneve, Suisse H. Sansarricq, Chef du service de la Lepre, Orga- nisation mondiale de la Sante, Geneve, Suisse G. Torrigiani, Chef du service d'Immunologie, Organisation mondiale de la Sante, Geneve, Suisse 891