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Survol historique de la connaissance des allergènes

mardi 28 août 2007, par Pr Gabrielle Pauli

La maladie phare, la pollinose, a été décrite au 17ème par J.N. Binninger comme un rhume saisonnier survenant au début de la période de floraison des roses.

Dès le début du 19ème siècle l’anglais J. Bostock suspecta le pollen de graminées comme étant le responsable de cette pathologie. En 1828, J. Macculosh, un irlandais, utilise pour la première fois le terme de rhume des foins. Mais c’est à Charles Blackley que revient le mérite d’avoir effectué une étude exemplaire de cette maladie allergique : il effectue sur lui-même des tests cutanés, car il était allergique, avec 100 espèces différentes de pollens de graminées, il provoque les symptômes par instillation nasale de pollens de graminées, il collecte les pollens à l’aide de cerfs-volants portant des lames glycérinées, enfin il suggère les premières mesures de prévention par l’utilisation de protections nasales qu’il appelle « nose shoes ».

A la même époque, Wymann, outre-atlantique, décrit le coryza automnal qui est provoqué par le pollen de ragweed très présent aux Etats-Unis. Cette maladie phare sera également celle où l’on utilisera en premier l’immunothérapie : elle fut initiée au St Mary’s Hospital à Londres au début du 20ème siècle, et les publications de Noon (Lancet 1911) et de Freemann (Lancet 1914) en montrent les premiers effets bénéfiques.

D’autres sources d’allergènes furent identifiées sur le plan clinique : les phanères de chat, la poussière domestique. R.A. Cooke (1880-1960) a introduit les tests cutanés effectués avec de la poussière domestique. Mais c’est aux Hollandais que reviennent les premières observations faisant état de corrélation entre l’asthme et le climat (Storm von Leuwen, 1882-1933). Les hypothèses cherchant à expliquer l’allergénicité de la poussière de maison furent nombreuses et ce n’est qu’en 1964 que R. Voorhorst fit avec FTHM Spieksma et MIA Spieksma-Boezeman , la découverte fondamentale que dans la poussière de maison les principaux producteurs d’allergènes étaient en fait les acariens sous nos climats. Ils démontrèrent la variabilité de l’allergénicité d’extraits de poussière de maison en fonction de la saison et du siège des prélèvements (le développement des acariens étant variable en fonction des conditions hygrométriques locales).

Les tests de provocation bronchique effectués avec des extraits provenant de cultures d’acariens apportèrent la preuve du rôle joué par les allergènes produits par les acariens Dermatophagoïdes (G. Pauli et coll., 1973). Très vite dans les années 70, grâce à la réalisation de tests in vivo (tests cutanés chez des patients sensibilisés à la poussière domestique) et d’études in vitro de leurs sera, on démontra la responsabilité d’autres producteurs d’allergènes tels les animaux domestiques et en particulier le chat (Aalbersee, Pauli).

Cependant, les extraits allergéniques obtenus par extraction de la matière première (poussière domestique, milieu de culture des acariens…) pouvaient être variables quant à leur teneur en molécules allergéniques à la fois sur le plan qualitatif et quantitatif.

C’est aussi dans les années 70 que les techniques immunoélectrophorétiques de séparation des protéines furent appliquées aux sources allergéniques : immunoélectrophorèse, séparation en gel (SDS-page), IEF croisée.

On découvrit ainsi que le spectre des molécules antigéniques d’une source d’allergènes pouvait être très élevé et que les sérums de patients sensibilisés à la source allergénique en reconnaissaient de nombreux composants. La technique de l’immunoblotting (G. Peltre et coll., 1982) permet d’étudier les spécificités IgE ainsi que les spécificités IgG d’un grand nombre de patients.

Depuis la fin des années 80, ce fut l’explosion des techniques de biologie moléculaire : purification des protéines allergéniques, détermination de leurs séquences, fabrication d’anticorps monoclonaux chez la souris, application de la technique de l’ADN recombiné pour la production d’allergènes recombinants. De nombreux chercheurs dans différents continents (Australie, Europe essentiellement) ont fait exploser les connaissances concernant les allergènes moléculaires.

Quelques dates méritent d’être relevées :

  • 1988 : clonage de Der p 1, allergène majeur des acariens (Chua et coll., J. Exp)..
  • 1989 : clonage de Bet v 1, allergène majeur des pollens de fagales (Breiteneder et al., Embo J).
  • 1991 : clonage de la profiline, un panallergène de nombreux végétaux (Valenta R. et al., Science).
  • 1993 : clonage de Phl p 5 du pollen de graminées par S.Vrtala (J Immunol).
  • 1993 : clonage de Sin a 1 (allergène majeur de la moutarde) qui en fait était le premier allergène alimentaire à être cloné (équipe Rodriguez R, Villalba M ; Madrid).

L’accélération des performances des techniques immunochimiques et des techniques de biologie moléculaire a permis l’identification d’un grand nombre de protéines et de glycoprotéines allergéniques nommées selon une nomenclature internationale (les trois premières lettres sont celles du taxon, puis suit la première lettre du genre).

Durant les deux dernières décennies des centaines d’allergènes provenant de toutes les sources allergéniques ont été identifiées ; leurs séquences, leurs caractéristiques physico-chimiques, sont disponibles dans différentes banques de données : Allergome (http://www.allergome.org) où 569 molécules sont inventoriées en juillet 2007, liste officielle des allergènes (http://www.allergenes.org).

Les recherches fondamentales ont permis de connaître les structures tridimensionnelles de certains allergènes, l’étude de leurs épitopes T et B. Beaucoup de travaux ont également été consacrés à l’obtention de molécules hypoallergéniques qui pourraient avoir un intérêt fondamental pour l’immunothérapie.

Différentes voies ont été explorées : utilisation de peptides recombinants correspondant aux épitopes T, délétion ou mutation ponctuelle pour modifier les épitopes B conformationnels, fragments ou oligomères de molécules allergéniques, molécules allergéniques repliées, conjugaison d’allergènes purifiés avec une molécule co-stimulatrice (par exemple CpG), sélection de molécules hypoallergéniques par DNA shuffling et screening.

Les cliniciens ont depuis le début des années 90 démontré l’activité biologique des allergènes recombinants en réalisant des tests cutanés chez des patients sensibilisés aux extraits correspondant à la source allergénique de laquelle est issue l’allergène moléculaire. C’est ainsi que dès 1992 rAsp f 1 a été testé dans des pathologies aspergillaires, qu’un nombre élevé de patients allergiques au bouleau a été testé par rBet v 1 et rBet v 2, que les principaux allergènes recombinants des graminées ont été testés par le groupe viennois. Les concentrations donnant des réactions positives se situent entre 1 et 100 µg/ml. Des tests de provocation conjonctivale, bronchique et nasale ont également confirmé l’activité in vivo pour Bet v 1 et Bos d 2.

Plus récemment des désensibilisations spécifiques ont été réalisées avec une association de quatre molécules recombinantes de graminées, avec l’allergène recombinant Bet v 1, avec des dérivés hypoallergéniques de Bet v 1.

Dans tous les essais effectués, l’activité immunogène des allergènes recombinants est confirmée par une réponse IgG spécifique importante vis à vis de la molécule recombinante. L’efficacité thérapeutique est indéniable dans certains essais. Cependant, des essais de phase III sur des effectifs plus importants de patients sont nécessaires pour faire face aux exigences réglementaires du développement clinique des allergènes recombinants.

Le cheminement des connaissances sur les allergènes a connu une extraordinaire avancée au cours des deux dernières décennies.

Le clinicien de ce fait doit modifier son raisonnement lorsqu’il effectue un diagnostic allergologique. La notion de molécule allergénique « essentielle » issue d’une source allergénique donnée s’impose ; elle se définit par rapport à deux paramètres : la prévalence des sensibilisations au sein d’une population donnée et le pourcentage d’IgE spécifiques dépendant de cette molécule allergénique.

Ainsi, à titre d’exemple rPhl p 1 peut sensibiliser jusqu’à 90 % des patients allergiques aux graminées et induire près de 50 % des IgE spécifiques anti-graminées. Certaines molécules sont des marqueurs de la sensibilisation à une source allergénique donnée car elles ne sont pas identifiées dans d’autres espèces animales ou végétales.

Enfin, la connaissance moléculaire des allergènes a permis une meilleure compréhension des réactions croisées biologiques et des réactions croisées pertinentes sur le plan clinique. Elle fournit au quotidien une explication aux réactions simultanément positives en tests cutanés, elle permet de mieux identifier les réactions croisées entre allergènes respiratoires, entre allergènes alimentaires, et bien sûr entre allergènes respiratoires et alimentaires.