Rev. sci. tech. Off. int. Epiz., 1989, 8 (2), 491-516.

La relation entre la flore intestinale et l'immunité du tractus intestinal

P. PORTER et W.D. ALLEN *

Résumé : Les mécanismes de la protection immunitaire qui se déroulent dans le tractus intestinal offrent à l'investigation scientifique un vaste domaine d'une étonnante complexité. Chez les animaux d'élevage, la recherche, qui portait presque exclusivement naguère sur la prise du colostrum, étudie maintenant en détail ce qui se passe au niveau cellulaire. Ainsi, les mécanismes à la base de la protection immunitaire des jeunes, que la médiation en soit passive, par les anticorps maternels, ou active, par la réponse de leur muqueuse intestinale, ont des traits communs en ce qui concerne l'absorption d'antigène à partir de la lumière intestinale, les isotypes d'immunoglobulines qui se forment préférentiellement dans l'intestin et les mécanismes assurant la protection de la surface de la muqueuse. Nous examinons dans cet article l'origine des cellules immunitaires souches sensibles aux antigènes qui dirigent leur prolifération et leur migration. Certains aspects de l'axe intestin-mamelle sont intéressants dans l'immunité au niveau de la muqueuse car ils relient immunité active et passive, et suggèrent des approches nouvelles pour l'immunisation.

Le développement de la réponse immunitaire de l'intestin, les caractéristiques de la localisation des immunocytes dans la lamina propria et de leur dynamique de population dans l'apport des anticorps à la lumière de l'intestin, ont des implications pour la mise au point de vaccins oraux destinés aux jeunes animaux. Enfin, certaines caractéristiques uniques des anticorps de la muqueuse, qui influencent la virulence microbienne, ont des répercussions importantes sur la santé du troupeau, l'environnement de l'élevage et l'hygiène des denrées d'origine animale.

MOTS-CLÉS : Animaux nouveau-nés - Colonisation bactérienne - Escherichia coli - Flore intestinale - Immuni té colostrale - Intestin - Porcs - Réponse immunitaire .

INTRODUCTION

Les facteurs favorisant la présence d'agents infectieux au sein des unités de production animale modernes sont importants. La prophylaxie des maladies, reposant sur une conduite rationnelle de l'élevage et un usage régulier de médicaments, est fréquemment prise en défaut, en raison des renouvellements rapides d'animaux dans la plupart de ces élevages. Depuis quelques années, le nombre des bactéries résistantes aux antibiotiques s'est accru considérablement. L'usage régulier d'antibiotiques favorise la prolifération de plasmides de résistance aux antibiotiques (facteurs R) au sein d'une population de bactéries pathogènes et non pathogènes. Aussi, les règles sanitaires qui président à la conduite des élevages subissent actuellement une mutation

* Unilever Research Labora to ry , Colwor th House , Sharnbrook , Bedfordshire, Angleterre .

492

intéressante, encouragée par les groupes de pression écologistes qui s'opposent aujourd'hui plus vigoureusement à l'utilisation permanente de nombreux médicaments et stimulateurs de croissance. L'intérêt grandissant porté aux processus naturels pour préserver l'intégrité de la chaîne alimentaire va donner aux produits qui favorisent les mécanismes biologiques naturels une importance de premier ordre dans la production animale intensive. Il est donc important, dans ces conditions, d'examiner la relation entre la flore intestinale et l'immunité du tractus intestinal. Cette relation est très clairement mise à jour au cours de la phase de développement de l'immunité intestinale du jeune animal, en particulier face aux bactéries Gram-négatives. C'est donc de ce sujet que traitera principalement le présent article.

Les observations concernant l'immunité intestinale locale, essentielles pour la santé des animaux, ont aussi des implications majeures pour la nutrition. Les antigènes qui pénètrent dans le tractus intestinal sont d'origines diverses ; ils proviennent du colostrum et du lait maternel, des protéines alimentaires et des polysaccharides ainsi que des virus, bactéries et parasites susceptibles de coloniser l'intestin. Le tube digestif est l'organe lymphoïde le plus vaste de l'organisme. La surface du tractus intestinal peut atteindre plusieurs mètres carrés et ses tissus hébergent des millions de cellules lymphoïdes. A cette interface avec l'environnement, les cellules lymphoïdes ne se limitent pas à la manifestation d'anticorps vis-à-vis de l'épithélium pour sa défense locale ; elles régulent aussi la production d'anticorps, détruisent les pathogènes invasifs, rendent l'hôte tolérant aux antigènes inoffensifs et, plus généralement, assument des fonctions assurant à l'animal une bonne santé et un bon rendement. Ce dernier dépend à coup sûr du maintien de l'intégrité et du bon fonctionnement de l'épithélium intestinal. La question fondamentale est donc de savoir comment accroître la résistance à l'infection, réguler les réponses nuisibles aux nutriments et réduire le nombre et la virulence des agents pathogènes présents dans l'environnement. Dans ces conditions, on étudiera avant tout la fonction lymphoïde de l'intestin, sans oublier le rôle de la glande mammaire, qui est la seule source d'immunité passive pour les jeunes animaux d'élevage. Le rôle des immunoglobulines de provenance maternelle dans l'intestin d'un animal allaité nous conduira à l'examen de l'immunité passive et active chez le jeune animal, et finalement à l'évaluation des caractéristiques les plus intéressantes de l'immunisation maternelle.

EFFETS DES IMMUNOGLOBULINES MATERNELLES SUR LA SANTÉ ET LE DÉVELOPPEMENT DES A N I M A U X NOUVEAU-NÉS

Les molécules d'immunoglobulines ne peuvent entrer en contact avec le fœtus chez les porcs et les ruminants du fait de la placentation épithélio-choriale qui interpose plusieurs couches épithéliales entre la circulation fœtale et la circulation maternelle. En conséquence, la survie des nouveau-nés dépend, pour ces espèces, de l'absorption par l'intestin de quantités suffisantes d'immunoglobulines d'origine colostrale. Chez ces animaux, la perméabilité intestinale est d'une durée relativement courte, dépassant rarement 24 heures (32). L'absorption rapide d'importantes quantités d'anticorps maternels est donc absolument essentielle à la survie et au bon développement du nouveau-né élevé dans un environnement conventionnel. On sait que chez les veaux, les problèmes sanitaires graves attribuables à des bactéries Gram-négatives sont généralement liés à une absorption insuffisante d'anticorps colostraux (19). Il serait ici superflu de tenter de passer en revue tous les travaux réalisés sur l'immunoglobuline

493

colostrale et l'immunité passive. Il est néanmoins pertinent d'examiner le rôle de la prise de colostrum chez le jeune animal, dans la mesure où elle influence les performances nutritionnelles et la sensibilité aux maladies. Il est aussi intéressant d'examiner comment l'immunité active succède de façon coordonnée à l'immunité passive pour assurer la protection du tractus intestinal et participer ainsi au contrôle qu'exerce l'hôte sur la virulence des micro-organismes présents dans son environnement.

Au cours des premières études réalisées sur le colostrum chez les vaches, Irwin (27) a montré que la moitié des veaux examinés n'avaient pas absorbé de quantités suffisantes d'anticorps d'origine colostrale. Au cours d'une étude détaillée, évaluant le taux d'IgG d'origine colostrale chez les veaux grâce à une méthode d'immunodiffusion radiale simple, on s'est une fois de plus aperçu que plus de la moitié des animaux avaient absorbé de faibles quantités de colostrum (61). Il en résulte une mortalité plus importante, une médication accrue et un taux de croissance plus faible (Figure 1).

D'autre part, l'absorption de colostrum n'est pas, à elle seule, garante d'une protection efficace. Encore faut-il que le colostrum contienne des anticorps spécifiques correspondant aux micro-organismes auxquels le jeune animal aura probablement à faire face. Ceci est clairement démontré par une étude dans laquelle, à l'aide d'échantillons sérologiques prélevés chez un groupe de veaux âgés de 2 à 4 jours, ayant absorbé des quantités de colostrum importantes chez les uns et faibles chez les autres, on a déterminé les taux d'anticorps spécifiques dirigés contre E. coli et les Salmonella entéropathogènes pour les bovins (Figure 2). Plus de la moitié des veaux présentaient des titres d'anticorps spécifiques de 1/8 (ou moins) vis-à-vis de la plupart des micro-organismes étudiés, quelles que soient les quantités de colostrum absorbées. De plus, 58 % des animaux ne possédaient aucun anticorps dirigé contre Salmonella typhimurium, tandis que 67 % n'en possédaient aucun dirigé contre E. coli 0 8 . Ces animaux auraient été extrêmement vulnérables à une infection provoquée par ces agents pathogènes. Cette observation est particulièrement importante dans le cas d'animaux commercialisés jeunes et soumis à un stress considérable, qui accroît leur sensibilité à la maladie.

L'importance reconnue, au niveau de la survie néonatale, du colostrum maternel contenant les anticorps spécifiques appropriés, a conduit à pratiquer la vaccination des femelles gestantes. On assure ainsi au nouveau-né une protection d'origine maternelle optimale. Plus récemment, afin de tenter d'élargir le champ de cette protection, on s'est tourné vers la production de vaccins utilisant les nouvelles connaissances des déterminants de pathogénicité et de virulence, comme les plasmides qui codent pour la production des facteurs d'attachement, des pili et des entérotoxines.

L'état d'immunité passive du nouveau-né a, de toute évidence, un impact sur un certain nombre de paramètres économiquement importants pour les éleveurs, à savoir le coût des traitements, le taux de croissance des animaux, ainsi que les pertes engendrées par une mortalité accrue. Aussi est-il important, du point de vue économique, que l'immunité intestinale soit encouragée à chaque stade de la production animale. En particulier, une immunisation orale appropriée contre E. coli, dès les premières semaines de la vie, peut avoir des conséquences bénéfiques importantes sur la santé des porcs (56) et des veaux (58) et la rentabilité de leur élevage. Il est, dans ce contexte, essentiel de bien cerner le développement de l'immunité intestinale et les liens qu'elle entretient avec l'immunité maternelle.

494

• Gain de poids moyen O Animaux morts

F I G . 1

Relation entre le titre colostral, la mortalité, les besoins en médicaments et le gain de poids jusqu'au sevrage dans un groupe de 56 veaux

CARACTÉRISTIQUES DE L'IMMUNITÉ INTESTINALE CHEZ LE JEUNE ANIMAL

Le développement des mécanismes d'immunité dans le tractus digestif est principalement stimulé par la microflore qui le colonise rapidement dès la naissance. Chez un porc axénique, on n'observe pas de développement des tissus lymphoïdes,

495

Anticorps spécifiques

Titre 0 8

Sé

0 9

rotype d'E. c

0 2 6

oli

O101 0 1 1 4

Salí

dublin

•nonella

typhimurium

1/256 0

1/128 o ooo • oo o o

1/64 O oo o« o

1/32 0 0 « « • o

1/16 0 • • oo • •

1/8 o o • O O 0 o • • • •

o * • • • • • • o • • o

1/4 • • • o • • o*

1/2 • •

0 o o o • • • • • 0 O 0 • • o o ooo o

• • •

O Titre colostral élevé, IgG sériques 12 m g / m l • Titre colostral faible, IgG sériques < 12 m g / m l

FiG. 2

Anticorps sériques spécifiques contre les bactéries entéropathogènes pour les bovins d'un groupe de veaux de 2 à 4 jours

et ce même à l'âge de cinq semaines ; cependant, il suffit de dix jours d'une monocontamination par une souche unique d'E. coli pour que les tissus intestinaux présentent une conformation proche de celle observée chez un animal conventionnel de même âge (29).

L'immunité de la muqueuse est généralement caractérisée par une prédominance des IgA mais, chez les porcs comme chez les veaux, les lymphocytes, qui infiltrent la muqueuse intestinale dès la première semaine de la vie, synthétisent principalement des IgM (1,3). Les mécanismes de transport faisant appel à la chaîne J et les affinités de cette dernière pour le composant sécrétoire font que les IgM peuvent, aussi bien que les IgA, se comporter comme une immunoglobuline sécrétoire. Il est maintenant établi que les IgM sont à la base du système de défense intestinal, jusqu'à ce que la fonction immunitaire de l'intestin soit mature (ce qui prend quelques semaines) et que les IgA dominent (Figure 3).

Des observations minutieuses en microscopie immuno-électronique ont montré que les IgM, comme les IgA, traversent l'épithélium intestinal sous la forme de vésicules liées à la membrane (2, 4, 12, 45). Les vésicules traversent le cytoplasme pour venir s'accumuler dans la région supranucléaire, avant d'être libérées dans la lumière de l'intestin (Figure 4). A la différence des mécanismes de prise d'immunoglobuline colostrale dans l'intestin, les mécanismes sécrétoires libèrent les

496

Age (en jours)

(I) Exprimé en nombre moyen de cellules par unité de volume de tissu.

FiG. 3

Nombres de cellules synthétisant les IgM et les IgA dans la lamina propria du duodénum de jeunes porcs

immunoglobulines accompagnées de leurs récepteurs de transport intacts. Le composant sécrétoire apparaît dans l'intestin, combiné à l'immunoglobuline sécrétée, et participe à d'autres fonctions biologiques telles que la fixation de la mucine et le blocage de l'activité protéolytique des enzymes intestinaux qui, sans cela, risqueraient de détruire les anticorps (33, 70). On trouvera plus loin une représentation schématique des mécanismes de transport dépendant du composant sécrétoire (Figure 5).

Le développement de la population lymphoblastique dans la lamina propria de l'intestin (Tableau I) s'oriente tout particulièrement vers le duodénum (5). C'est dans les plaques de Peyer (13), principalement situées dans l'iléon, que se trouve l'origine des cellules sensibilisées par les antigènes. Owen et Jones (47) ont identifié dans les plaques de Peyer des cellules épithéliales spécialisées pour la prise des antigènes (cellules M) ; elles ont pour fonction de prélever les antigènes dans la lumière de l'intestin et de les présenter aux cellules réceptrices situées dans les tissus lymphoïdes. Ensuite, les lymphocytes activés empruntent les vaisseaux lymphatiques mésentériques, pénètrent dans le sang à partir du canal thoracique pour éventuellement réapparaître dans les tissus en différents points de la muqueuse.

T A B L E A U I

Nombre de cellules contenant des IgM, des IgA et des IgG dans la lamina propria intestinale de porcs à différents âges

Jours 2 4 5 9 12 15 4 4 9 12

Nombre d 'an imaux 2 2 2 2 2 1 9 3 7 3

Allaités (A) ou sevrés (S)

A A A A A A A S S S Allaités (A) ou sevrés (S)

Organe Ig

Duodénum M 5 2 125 376 585 811 1 542 1 117 632 546 A 1 3 7 298 188 613 1 039 1 433 2 992 4 747 G 0 0 0 1 95 40 95 329 269 N D

Jéjunum M 1 3 3 27 101 71 208 353 183 318 A 0 1 1 13 115 38 145 255 834 2 727 G 0 0 0 2 7 2 60 23 112 N D

Iléon M 1 2 3 3 59 17 110 73 22 155 A 0 2 0 13 134 47 91 212 38 1 005 G 0 0 2 0 2 2 21 7 26 N D

Les chiffres indiquent le nombre moyen de cellules observées sur vingt champs (grossissement X40) .

ND = Non déterminé.

Le fait qu'une activité lymphoblastique disproportionnée est dirigée à l'étage supérieur de l'intestin grêle est logique du point de vue de l'immunité intestinale globale mais il révèle probablement une fonction régulatrice déclenchée par la flore intestinale. Les variations du nombre des lymphocytes sont peut-être dues à la plus grande vascularisation du duodénum. Cette région est, d'autre part, plus sensible à l'influence des toxines microbiennes, en particulier des entérotoxines (66), que les étages inférieurs. Selon Parrott et Ottaway (50), l'infiltration des muqueuses pourrait être due à une réponse inflammatoire précoce, permettant à un nombre accru de lymphoblastes de s'infiltrer dans les tissus menacés. On doit, de toute évidence, prendre en compte le rôle actif des sous-groupes de cellules T dans le processus de régulation de ce dispositif de défense de l'immunité intestinale, auquel sont associés les macrophages. Ces mécanismes naturels permettent d'assurer une protection convenable contre les éléments nuisibles de la flore intestinale. Pour comprendre ce processus, il est intéressant d'examiner les caractéristiques des processus infectieux avec la flore Gram-négative et le type de la réponse de l'hôte.

INFECTION NÉONATALE ET ANTICORPS DE L'AXE INTESTIN-MAMELLE

La colonisation intestinale est la voie naturelle qu'emprunte le stimulus qui influence la sécrétion d'anticorps d'origine colostrale (64). Ainsi, le colostrum et le lait sont une source pratique d'anticorps ; on peut les utiliser pour évaluer la réponse immunitaire systémique et locale. Alors qu'elle résiste à la maladie, la mère est,

497

498

1µ B) IgA

Remarquer les nombreuses vésicules dans le cytoplasme à la base des microvillosités.

FiG. 4

Photographie en immuno-électromicroscopie de tissu intestinal du porc traité à la peroxydase conjuguée à des antiglobulines porcines préparées

sur le lapin et aux peroxydes 3,3 diaminobenzidine d'hydrogène suivies d'une fixation par le OsO4

499

Plasmocyte

F I G . 5

Composant sécrétoire contrôlant le transport de l'immunoglobuline sécrétoire

500

paradoxalement, une source très importante d'infection pour les nouveau-nés qui paient un lourd tribut aux infections intestinales. Le couple mère-jeune est donc un modèle idéal pour étudier la fonction protectrice des anticorps. Il a été utilisé avec succès dans le cadre de l'étude de la relation hôte-agent pathogène et des mécanismes originaux de production d'anticorps qui influencent la virulence microbienne.

Nous avons signalé plus haut que les IgM forment la classe d'anticorps la plus importante au moment du développement précoce de l'immunité locale. Pour en revenir aux avantages qu'il y a à s'appuyer sur les aspects naturels de l'immunité, il est intéressant de noter que la principale classe d'anticorps produits dans le colostrum d'une truie infectée en fin de gestation est aussi des IgM (59). Les IgM sont dotées d'un pouvoir considérable de protection du nouveau-né, mais elles possèdent en outre d'autres avantages. Elles ont une action locale et systémique et, à la différence des IgG, n'empêchent pas le développement de la réponse immune chez le jeune animal qui les reçoit passivement. Leurs propriétés sont donc nombreuses, mais la meilleure preuve de leur efficacité réside manifestement dans leur fonction protectrice. En utilisant le modèle d'infection de Saunders et coll. (65), on a observé un taux de mortalité de 76 % dans quatre portées de porcelets allaités par des truies témoins, tandis que dans les portées allaitées par des truies qui avaient été infectées par E. coli en fin de gestation, le taux de mortalité après épreuve infectante était réduit à 7 %.

Ce niveau de protection est tel qu'on pourrait juger préférable de laisser l'infection suivre son cours. En fait, de nombreux éleveurs ont pratiqué le «feedback», technique qui consiste à incorporer dans l'alimentation des truies gestantes des tissus infectés ou des fèces, afin d'obtenir cette protection. Cependant, pour en revenir à notre notion de rentabilité animale liée à l'immunité, un des inconvénients majeurs de l'immunisation par infection est que, malgré la fonction protectrice conférée par les anticorps, le poids à la naissance et le développement des porcelets nouveau-nés risquent d'être défavorablement influencés. En effet, après administration orale d'E. coli pathogène à des truies avant la mise bas, le poids moyen des porcelets nouveau-nés a chuté de 26 % par rapport à celui des témoins non infectés ; leur poids à 14 jours n'atteignait qu'un peu plus de 50 % de celui des témoins (54) (Tableau II). Une telle façon de faire risque d'augmenter la quantité de plasmides virulents au sein du troupeau, et malgré une élévation possible du niveau individuel de résistance, le danger d'une catastrophe sanitaire est très probable.

T A B L E A U I I

Effets du «feedback» sur le poids à la naissance et la croissance de porcelets nouveau-nés

Nombre de portées

Jeunes

Infectées (0149)

4

truies

Témoins

4

Poids moyen à la naissance (kg) 0,97 1,31

Pourcentage de survie à 14 jours 81,48 96,70

Poids moyen à 14 jours 2,69 4,50

501

Le rôle central de l'intestin au sein de la fonction immunitaire, ainsi que sa grande accessibilité aux stimuli antigéniques, en font un organe cible idéal pour l'administration d'un vaccin par voie orale. Il reste que l'administration orale d'antigènes bactériens, inactivés par la chaleur, n'a pas réussi à générer des taux d'anticorps efficaces dans le colostrum des truies. Face à cela, Chidlow et Porter (15) ont décidé de combiner administration orale et administration intramusculaire d'antigènes ; en rythmant judicieusement les injections parentérales tout en pratiquant des rappels répétés par voie orale, ils sont parvenus à stimuler la production d'anticorps de la classe IgM. Des tests in vitro et in vivo ont démontré l'efficacité antibactérienne du colostrum de truies vaccinées par voie orale et par injection. Des souches pathogènes virulentes d'E. coli ont été tuées rapidement et éliminées sans délai du sang des porcelets sous la mère. L'infection orale à dose létale, selon le procédé mis au point par Saunders et coll. (65), a démontré l'excellent niveau de protection naturelle. De plus, les essais pratiqués dans de gros élevages, sur plus de 2 300 truies avant la mise bas, ont montré que ce type d'immunisation se traduisait par une réduction de la mortalité et des traitements médicamenteux, un accroissement du nombre de porcs sevrés et une augmentation sensible du poids des animaux au sevrage (Tableau III). Le maintien de l'intégrité et du bon fonctionnement de la muqueuse intestinale face aux assauts des agents pathogènes ambiants et son influence sur le rendement des animaux montrent les liens étroits qui existent entre immunologie et nutrition. Dans cette optique, se situe la perspective d'exercer un contrôle naturel de l'environnement du troupeau grâce à l'immunité intestinale à l'interface entre l'hôte et sa microflore.

Ce qui précède montre clairement que les anticorps de la muqueuse peuvent protéger efficacement le nouveau-né contre une infection entéropathogène. De plus, la vaccination orale de la truie a pour effet de réduire une importante source d'agents pathogènes virulents, donc de diminuer le risque d'infection auquel le porc nouveau-né est exposé. Cette forme d'immunisation prophylactique du tractus intestinal maternel permet d'attaquer le problème de l'entérite néonatale sur deux fronts, en interrompant le cycle d'infection chez la truie et chez le porcelet. Le tractus digestif de la mère est le réservoir de nombreux agents pathogènes qui infectent sa descendance. Cette approche prend le problème à sa racine, et assure aux jeunes animaux à la mamelle une immunité passive efficace.

DÉVELOPPEMENT DES RÉPONSES IMMUNITAIRES DE L'INTESTIN AUX ANTIGÈNES BACTÉRIENS DE LA LUMIÈRE INTESTINALE

Nous avons indiqué précédemment que le développement du système lymphoïde ne se produit pas chez les animaux axéniques mais survient rapidement en réponse à une agression bactérienne, et que la réponse précoce des plasmocytes est dominée par des immunocytes synthétisant des IgM. La différenciation lymphoïde dans les lignées de plasmocytes intervient en l'absence de stimulus antigénique au cours de la vie fœtale. Chez les porcs, la répartition folliculaire des cellules IgM dans les plaques de Peyer intervient dès le 55 e jour de la gestation (14). L'immunisation orale de fœtus d'agneaux réalisée avec des antigènes d'E. coli, injectés dans le liquide amniotique deux semaines avant la mise bas (26), s'accompagne d'un accroissement du nombre des IgM dans la lymphe mésentérique et le rythme de développement des cellules IgA dans la lamina après la naissance s'accroît lui aussi sensiblement. On a testé l'efficacité

502

T A B L E A U I I I

Avantages liés à la vaccination orale, par adjonction à l'aliment, et parentérale des truies gestantes avec des antigènes d'E. coli inactivés :

résultats comparés des essais en élevage

Groupe Vaccinés Témoins

Portées 1 182 1 117 Porcs vivants à la naissance 12 153 11 469 Porcs sevrés 11 144 9 882

Survie moyenne (%) 93,0* 87,0 Mortal i té (%) 7,0 13,8

Portée : moyenne d 'an imaux nés 10,0 10,27 sevrés 9,58* 8,88 différence 0,60 -

Traitement antibiotique Moyenne par portée 3,26* 12,38 Moyenne par porc 0,35* 1,40 Pourcentage de traitement 25 100

* Significatif (P < 0,05).

de ce développement très précoce de l'activité lymphoïde de l'intestin en administrant un vaccin contre Salmonella typhimurium avant la naissance, suivi d'une épreuve infectante à la naissance et on a observé un niveau de protection élevé (26).

Lorsqu'il sort de l'environnement stérile de l'utérus, l'intestin de l'animal nouveau-né est confronté à une agression antigénique due à une rapide colonisation microbienne. En l'absence de stimuli prénataux, dans l'environnement normal d'un élevage, les réponses immunitaires sont trop lentes pour que l'animal puisse rester indemne d'infection sans le secours des anticorps maternels. Nous nous intéresserons maintenant à la question de savoir si les anticorps maternels réduisent la compétence immunitaire de l'intestin, malgré la perfection de son équipement immunitaire juste avant la mise bas (24).

A ce titre, l'immunisation contre le poliovirus chez l'enfant fournit un précédent intéressant (62). Après administration du vaccin à la naissance, on observe, en l'espace de trois semaines, l'apparition de copro-anticorps de la classe des IgA (28). On a examiné les sécrétions intestinales locales chez de jeunes porcelets fistulisés afin d'y étudier la réponse immunitaire à l'application locale d'antigènes E. coli inactivés par la chaleur ; que les animaux soient sevrés à quatre jours, ou qu'ils soient sous la mère, c'est au cours des trois premières semaines de la vie que l'on observe les réponses immunitaires les plus intenses (57). On a ainsi la possibilité de mettre en place une immuno-compétence locale en prévision du sevrage. Au cours d'une étude systématique de l'immunisation orale chez des porcelets ayant reçu du colostrum ou non (71), on a observé chez les premiers une réponse immunitaire moins marquée aux antigènes d'E. coli au 19e jour. Cependant, au 31 e jour, la réponse était normale. Il apparaît donc que le développement immunitaire local n'est pas supprimé, mais simplement différé. L'immunisation orale de l'animal avant le sevrage permet donc dans la pratique de le protéger contre les infections après le sevrage.

503

Les anticorps sécrétoires qui interviennent localement contre un agent pathogène entrent en action de diverses façons. Des agglutinines antibactériennes et des anticorps au pouvoir bactériostatique, associés principalement aux IgA, font leur apparition dans la lumière, en provenance de la muqueuse intestinale, quelques jours seulement après le contact antigénique. On notera cependant que la sécrétion d'anticorps intestinaux en réponse à l'immunisation avec un antigène bactérien inactivé ne persiste à des taux élevés que pendant trois ou quatre semaines, et qu'une seconde dose de ce même antigène est nécessaire à la production d'une réponse de durée et d'intensité similaires (53). Il est nécessaire de répéter les doses si l'on veut maintenir les sécrétions d'anticorps à un niveau convenable. Au cours d'études antérieures portant sur l'immunisation orale avec une souche tuée de Vibrio cholerae, Freter et Gangarosa (18) ont fait des observations sensiblement identiques : des doses répétées sont nécessaires pour produire des quantités décelables de copro-anticorps.

L'accès des antigènes aux follicules lymphoïdes de la plaque de Peyer est le préalable indispensable à la «mise en mémoire» dans le système immunitaire de la muqueuse. L'incapacité des antigènes bactériens inactivés à produire une réponse anamnestique de la muqueuse pourrait venir de ce qu'ils ne sont pas absorbés par les cellules M. Owen et coll. (48) ont découvert que des souches vivantes de V. cholerae étaient phagocytées par les cellules M et transportées dans des vésicules à travers l'épithélium recouvrant les plaques de Peyer, pour être libérées dans les follicules lymphoïdes sous-jacents. Toutefois, ce phénomène ne se produit pas avec des souches de V. cholerae inactivées selon divers procédés (dont la chaleur). Des doses élevées de Shigella flexneri tuée par la chaleur, instillées dans le tractus intestinal de lapins, n'entraînent pas de réponse immunitaire anamnestique de la muqueuse, tandis que l'instillation de Shigella vivantes produit une réponse anamnestique importante persistant pendant plus de 60 jours (30). Par contre, l'inoculation d'antigènes bactériens tués, pratiquée directement dans les follicules lymphoïdes de la plaque de Peyer, amorce le système immunitaire de la muqueuse, produisant ainsi une réponse anamnestique qui peut persister pendant un an (7, 31).

En dépit de ces observations, il semblerait que les immunocytes intestinaux impliqués dans la production d'anticorps sécrétoires aient une durée d'activité très réduite et que leur rôle au niveau de la mémoire à long terme ne soit pas important. Mattioli et Tomasi (40) ont découvert que les plasmocytes synthétisant les IgA dans l'intestin de la souris ont une période biologique de 4,7 jours seulement. Aussi, la production durable d'anticorps dépendra du recrutement de nouvelles cellules immunocompétentes. De fait, les études portant sur la réponse immunitaire dans les anses de Thiry-Vella chez les moutons (25) démontrent l'influence des antigènes sur la localisation des cellules productrices d'anticorps spécifiques. La réponse sérologique à des antigènes bactériens administrés par voie orale à des jeunes porcs est faible ou nulle. Chez les porcs gnotoxéniques, on a décelé la présence d'immunocytes porteurs d'IgA uniquement dans les tissus du tractus gastro-intestinal (57). On pourrait bien sûr en déduire que l'immunisation par voie orale engendre des cellules lymphoïdes localisées essentiellement dans la lamina propria, mais cela dépend peut-être de la dose d'antigène ingérée.

504

VIRULENCE MICROBIENNE ET ANTICORPS DE L 'AXE INTESTIN-MAMELLE

Les examens pratiqués sur des intestins ligaturés ont clairement mis en évidence la présence d'une activité anti-entérotoxique (35). Chez des jeunes veaux immunisés oralement avec des antigènes d'E. coli, le déclenchement de l'activité anti-entérotoxique a été d'une rapidité surprenante (10), plus grande en tout cas que ne le laissait prévoir le développement des anticorps spécifiques. Ceci laisse supposer l'existence de fonctions non spécifiques à caractère protecteur, qui n'ont pas encore été identifiées précisément. Cependant, on a observé sur un modèle d'intestin ligaturé injecté avec des entérotoxines d'E. coli purifiées (9, 34) que la neutralisation de l'entérotoxine peut être incontestablement attribuée aux sécrétions intestinales d'anticorps. Cette activité a pu être transférée passivement d'une lumière intestinale à l'autre avec les sécrétions intestinales (34), démontrant ainsi la fonction locale des anticorps produits.

Ces expériences in vivo nous éclairent sur les particularités de la résistance de l'hôte après immunisation. L'activité anti-entérotoxique est importante car elle a une fonction protectrice étendue contre les micro-organismes pathogènes. La mise au point des vaccins doit absolument se faire selon une optique large, afin de pouvoir maîtriser une virulence microbienne aux caractères changeants dans le cadre d'une agriculture intensive. L'effet le plus souhaitable, induit par la réponse immunitaire, serait une régulation non spécifique de la virulence microbienne conduisant à un environnement plus sûr.

Le phénomène d'adhérence microbienne à la paroi intestinale est d'une très grande importance biologique au cours du processus infectieux (20). On sait que les anticorps présents sur le site d'adhérence bactérienne ont un rôle défensif important dans la prévention de la colonisation microbienne. On peut en faire la démonstration en utilisant des membranes cellulaires de l'hôte et des anticorps dirigés contre les déterminants spécifiques de l'adhérence (17, 51, 72).

Le porc est un excellent modèle pour l'étude in vivo de l'influence des facteurs déterminant la virulence d'E. coli. On a, au cours des dix dernières années, identifié les déterminants spécifiques d'adhérence K88ab, K88ac, K88ad, K99 et 987p comme étant les antigènes prévalents des pili (43).

L'expérience acquise avec les plans d'immunisation de la truie et les modèles d'infection du porcelet nouveau-né a permis de découvrir de nouveaux mécanismes immunitaires au niveau des muqueuses, qui interfèrent avec les déterminants plasmidiques de virulence (59). L'addition d'anticorps d'origine colostrale à des cultures d'E. coli entéropathogènes du porc a induit la perte des antigènes K88ab et K88ac (46, 49, 60). La confirmation que les plasmides avaient bien été éliminés a été indirectement démontrée par l'incapacité des bactéries à produire des antigènes K88 lorsqu'elles sont cultivées en l'absence d'anticorps. Lors d'expériences pratiquées sur des bactéries hébergeant un plasmide porteur de l'antigène K88 associé à la fermentation rapide du raffinose, les anticorps ont également induit l'apparition de souches incapables de fermenter le raffinose (36). Cette activité particulière n'était pas associée aux anticorps dirigés contre les antigènes K88. De fait, les anticorps étaient induits par un antigène thermostable. L'antigène était commun aux bactéries d'origine porcine, car les anticorps produits par l'immunisation avec un sérotype inactivé par la chaleur ont provoqué la perte des plasmides K88 de plusieurs autres sérotypes.

505

Plusieurs aspects de ce phénomène important sont intéressants : la nature de l'antigène impliqué, le mécanisme ayant induit l'élimination des plasmides, l'efficacité de l'isotype responsable de l'effet, et la réponse à la question : ce phénomène fonctionne-t-il uniquement in vitro ou ses effets sont-ils également observés in vivo ? Il est d'autre part important de déterminer si ces fonctions de «cure» des plasmides s'étendent à d'autres antigènes présents dans les pili.

Ces observations sont intéressantes parce que, normalement, la modification bactérienne s'opère au détriment de l'hôte, et qu'il est surprenant que des mécanismes immunitaires naturels aient cette capacité de «démasquer» le facteur pathogène.

Mainil et coll. (39) ont découvert que, chez des porcelets nouveau-nés à la mamelle auxquels on avait inoculé une souche d'E. coli entéropathogène d'origine porcine contenant l'antigène K99, on détectait plus fréquemment des variants non porteurs d'antigène K99 que chez ceux qui avaient été privés de colostrum. Contrairement aux études mentionnées plus haut concernant l'antigène K88 (36), cette élimination semble liée à la présence dans le colostrum d'anticorps dirigés contre l'antigène K99. En effet, la portée dans laquelle le plus grand nombre de porcelets excrétait des variants non porteurs d'antigène K99 était celle de la mère dont le colostrum contenait le titre le plus élevé d'anticorps dirigés contre l'antigène K99. D'autre part, on a observé chez les porcelets privés de colostrum, auxquels on avait administré des anticorps monoclonaux dirigés contre l'antigène K99, une excrétion de variants ne contenant pas d'antigène K99 plus importante que chez ceux ayant reçu des anticorps monoclonaux dirigés contre l'antigène K88.

Lors de l'étude des effets des anticorps présents dans le lait maternel humain sur les propriétés biologiques d'une souche d'E. coli isolée d'un nourrisson, on a découvert la perte des antigènes de surface (21). La bactérie devenait plus sensible à l'activité bactéricide du sérum et on a constaté une agglutination spontanée plus importante, caractéristique de la perte des antigènes de surface. L'hypothèse a été émise que le lait maternel exercerait une pression de sélection dans l'intestin, favorisant la prolifération de souches mutantes de virulence atténuée. Un phénomène similaire a été constaté lors de l'infection expérimentale par Vibrio cholerae de souris axéniques, la production d'anticorps étant fréquemment liée à une conversion sérotypique et à l'émergence de mutants «rugueux» (63). La grande différence entre ces phénomènes et le phénomène d'élimination des plasmides d'antigènes K88 est que seul ce dernier est irréversible. Par exemple, la réintroduction de la forme «rugueuse» de Vibrio cholerae chez des souris axéniques ne possédant pas d'anticorps provoque le retour des formes «lisses» et de la virulence.

La question de la pression de sélection est très importante dans la mesure où les agents curants des plasmides d'une population bactérienne peuvent le faire selon deux mécanismes différents. Certains agents comme les dérivés d'acridine ou le bromure d'éthidium agissent directement sur la réplication du plasmide lui-même alors que d'autres, comme le dodécile-sulfate de sodium, actif sur la paroi bactérienne, sélectionnent les variants ayant perdu les plasmides, qui se produisent spontanément. Les expériences faites avec des anticorps provenant de lait immun et capables d'exercer un effet curant, montrent que les anticorps qui éliminent les plasmides appartiennent à cette dernière catégorie d'agent curant. Par exemple, lorsque des souches entéropathogènes d'E. coli K88 + et K88- ont été cultivées dans un milieu nutritif contenant 10 % d'immunoglobuline test, on a observé des courbes de croissance comparables pour les deux souches bactériennes. Cependant, en présence d'anticorps

506

curants, la croissance des souches K88 + a été au départ beaucoup plus lente que celle des souches K88- . Cependant, les quantités de souches viables étaient très voisines pour chaque culture au bout de 24 heures, mais la forme K88 + ne représentait plus 100 % des bactéries cultivées en présence d'anticorps curants. De fait, après environ 10 heures de culture en présence des anticorps, des variants K88~ ont commencé à apparaître, pour ensuite devenir dominants. Une subculture de ce mélange, toujours en présence des anticorps, a continué à favoriser l'élimination des souches K88 + . On trouvera sur la Figure 6 la représentation schématique des courbes de croissance des souches K88 + et K88- d'E. coli en présence des anticorps curants. A partir de ces courbes, on appréciera les principes fondamentaux de sélection.

Guinnea et Jansen (22) ont identifié un nouvel épitope de K88, appelé K88ad ; selon eux, ce nouveau variant apparaîtrait dans des souches porcines d'E. coli entéropathogène du fait de la pression de sélection exercée sur la population bactérienne K88 + par l'utilisation généralisée de vaccins K88ab/ac. On avait constaté, au cours d'études précédentes, que le vaccin oral inactivé par la chaleur ne contenait pas de plasmide K88ad. Il pourrait exister un facteur de virulence capable d'échapper à l'effet récemment découvert d'élimination des plasmides, conféré par les anticorps étudiés jusqu'à présent. On peut faire une comparaison avec la capacité qu'ont les anticorps du lait d'éliminer, en culture, les antigènes K88ab, K88ac et K88ad des souches sauvages d'E. coli appartenant au sérogroupe 08 (60). Rien ne laisse supposer que le plasmide K88ad ait une stabilité différente. D'autre part, K88ad a été curé tout aussi facilement d'un sérogroupe 09 qui n'a pas été incorporé au vaccin, observation qui prouve l'absence d'association des anticorps à l'antigène O.

Temps (heures)

FIG. 6

Représentation schématique des courbes de croissance de souches K88 + et K88- d'E. coli en présence d'anticorps curants

507

Il est clair qu'en culture cellulaire, l'élimination du plasmide K88 des sérotypes K88 + (grâce à l'action sélective des anticorps curants) peut être assez facilement obtenue, la pression exercée par les anticorps étant la seule action. La situation in vivo sera cependant beaucoup plus complexe. Chez le porcelet nouveau-né, le nombre de plasmides K88 est important dans la mesure où le facteur d'adhérence permet aux souches de coloniser la partie antérieure de l'intestin. En conséquence, si dans des circonstances normales une portée de porcelets se trouve infectée par un mélange d'E. coli K88 + et K88-, les souches adhésives K88 + formeront rapidement 100 % de la population, grâce à leur prolifération plus rapide dans l'intestin. L'intestin ne constitue pas un vase de fermentation clos à l'intérieur duquel les anticorps administrés restent comme il faut en suspension au milieu de la population microbienne. Il est évident que les souches K88 + ont l'avantage d'adhérer à l'épithélium intestinal, alors que les anticorps peuvent être évacués de la lumière intestinale par différents mécanismes. Aussi, un nombre très important d'anticorps sera nécessaire pour que les souches K88- restent majoritaires au sein de la population d'E. coli ; il faudra, par un allaitement régulier, continuellement apporter des anticorps maternels dans la lumière intestinale du nouveau-né.

La truie représente pour sa portée une source majeure d'infection par les micro­organismes intestinaux, dont la quantité expulsée avec les déjections est plus élevée en période de mise bas (8, 41, 42). C'est pourquoi, toute expérience in vivo visant à étudier les effets de l'immunisation sur l'environnement doit prendre en considération à la fois la mère et sa portée. L'objectif doit être de réduire le degré de contamination de l'environnement par les micro-organismes fécaux pathogènes en interrompant le cycle infection-excrétion-réinfection au niveau de la truie et des porcelets.

A ce sujet, Linggood et Porter (37) ont mis au point un modèle d'infection visant à examiner les effets des anticorps actifs et passifs dans l'intestin de la truie et chez sa portée, sur la virulence d'E. coli pathogène à dose infectante. Ils ont sélectionné deux truies primipares devant mettre bas à la même période. La truie qui devait mettre bas en premier a été immunisée en combinant administration orale et parentérale d'un vaccin inactivé par la chaleur, conçu pour tirer parti des anticorps de l'axe intestin-mamelle. L'autre truie n'a pas été immunisée. Toutes deux ont été parquées dans des loges contiguës d'une porcherie isolée. Trois jours avant la mise bas de la truie immunisée, on a mélangé à sa nourriture 400 ml d'un bouillon de culture d'une souche porcine mutante d'E. coli entéropathogène 0149 K91 K88ac résistant à l'acide nalidixique. Les bactéries excrétées par cette truie dans l'environnement ont infecté sa portée de porcelets, ainsi que l'autre truie qui a mis bas cinq jours plus tard. La souche pathogène d'E. coli a été isolée à partir des fèces des truies et de leurs porcelets en cultivant quotidiennement les échantillons sur une gélose au sang additionnée d'acide nalidixique. On a purifié des colonies de la souche et recherché la présence de K88ac par agglutination sur lame. On a prélevé des échantillons de lait et de colostrum chez les truies et des échantillons de sang chez les porcelets, afin de connaître leur capacité à curer les antigènes K88. La souche de bactérie administrée à la truie immunisée trois jours avant la mise bas était K88 + à 100 %. Peu après la mise bas, moins de 30 % des colonies isolées à partir des fèces de cette truie étaient K88 + . Les onze porcelets composant sa portée ont été naturellement contaminés par la souche. Un d'entre eux ne reçut pas ou peu d'anticorps d'origine colostrale et succomba à une infection intestinale au bout de deux jours. Les bactéries isolées en différents points de son tractus intestinal se révélèrent porteuses à 100 % d'antigènes K88. D'une manière générale, chez les dix porcelets restants, on a tout d'abord observé dans les

508

fèces un taux élevé de souches K88 + ; ce taux a ensuite diminué de jour en jour, jusqu'à ce que les souches K88- deviennent majoritaires. Entre-temps, la truie non immunisée et sa portée ont été infectées par l'agent pathogène O149 présent dans l'environnement. Chez tous les porcelets, les E. coli 0149 ont bientôt été constitués à 100 % d'un variant K88 + et plus de la moitié de la portée a succombé à l'infection au cours des premières 48 heures (Tableau IV).

T A B L E A U I V

Elimination de K88ac d'une souche d'E. coli O149:K91, K88ac in vivo et in vitro

Traitement de la truie

Mortalité chez les

porcelets

Elimination de K88 in vivo

Elimination de K88 in vitro après 72 h

Traitement de la truie

Mortalité chez les

porcelets Chez la truie

Chez les porcelets

après 72 h

Colostrum Lait

Immunisée Témoin

9 <% 69 %

70 % 0 %

65 %* 0 %

100 % 63 % 6 % 0 %

* Moyenne sur 10 porcelets survivants.

Des expériences in vitro ont confirmé ces découvertes. L'incorporation d'échantillons de colostrum ou de lait de la truie immunisée à la culture bactérienne a provoqué l'élimination des antigènes K88 des colonies 0149 ; inversement, en présence d'échantillons similaires venant de la truie témoin, on a constaté une perte négligeable d'antigène K88.

Tous les isotypes d'immunoglobuline présents dans le sérum et les sécrétions avaient une activité curante de plasmides. Dans le colostrum de la truie, au cours des premières 24 heures où les taux d'immunoglobuline sont élevés, les IgG prédominent (11, 52). Cependant, au cours des deux premiers jours d'allaitement, cette tendance s'inverse rapidement au profit des IgA qui se maintiennent à un niveau relativement constant par la suite (55). Aussi, tout au long de la période d'allaitement, les IgA parviendront chez les porcelets à maintenir une prédominance des E. coli K 8 8 - . Les plans d'immunisation doivent tenir compte du fait que ces activités immunologiques se produisent exclusivement dans la lumière de l'intestin. Des plans de vaccination par voie parentérale conçus pour hyperimmuniser la truie par la formation d'anticorps IgG seraient moins efficaces, du fait de l'action éphémère de cet isotype dans l'intestin. Les IgG restent longtemps dans le sang du porcelet mais n'agissent pas au niveau des muqueuses. D'autre part, les IgG risquent d'inhiber la réponse ultérieure du nouveau-né à une stimulation antigénique (44) et ce porcelet sera par la suite plus sensible à l'infection par E. coli.

Au cours des dix dernières années, on s'est particulièrement attaché à la mise au point de vaccins contre les pili, K88 chez le porc, K99 chez le veau, etc. Comme nous l'avons déjà fait remarquer, les anticorps anti-K88 n'induisent pas d'effet de cure des plasmides et ne peuvent donc agir sur la contamination de l'environnement. De plus, ces vaccins ont été conçus pour synthétiser des IgG, qui à long terme risquent d'être nuisibles au développement de l'immunité active. En étudiant divers modèles

509

d'infection et d'immunisation chez les porcelets, Chidlow, Blades et Porter (16) ont très clairement démontré que les IgA et les IgM ont une fonction protectrice plus importante contre E. coli que les IgG ; ils ont également démontré que le rôle joué par les anticorps dirigés contre K88 au sein du système de défense de l'hôte est mineur. Il est fondamental de parvenir à intégrer les caractéristiques de l'immunité maternelle à celles du système immunitaire en cours de développement chez le jeune animal à la mamelle, afin de lui offrir une protection efficace et de lui assurer une croissance et une santé normales au cours des premières semaines de sa vie.

Ces mécanismes producteurs d'anticorps à médiation plasmidique sont de toute évidence importants ; ils ne sauraient cependant, à eux seuls, assurer une protection efficace. La qualité de l'immunité résulte plutôt de la combinaison de plusieurs mécanismes de défense, antibactériens et antitoxiques, agissant simultanément. Svennerholm et Ahren (68) ont, par exemple, démontré la synergie qui existe entre des anticorps réagissant à certains antigènes somatiques et des anti-entérotoxines ; combinés entre eux, ils fournissent une protection contre des souches homologues et hétérologues d'E. coli. Les processus naturels d'infection étant eux-mêmes liés à de nombreux mécanismes interdépendants - qu'on ne comprend pas toujours bien - , c'est par la combinaison du plus grand nombre de facteurs appropriés que l'on a le plus de chances de parvenir à une immunité sans faille.

LES EFFETS DES ANTICORPS DES MUQUEUSES SUR LA RÉSISTANCE TRANSFÉRABLE AUX ANTIBIOTIQUES

Jusqu'à présent, nous avons principalement étudié les fonctions, protectrices pour l'hôte, des anticorps et tout ce que cela implique au niveau de la relation hôte-bactérie pathogène. L'étude des déterminants d'adhérence ouvre un nouveau champ d'investigation, lié à l'environnement. Si l'hôte, convenablement immunisé, parvient à supprimer la virulence des micro-organismes pathogènes risquant de coloniser son intestin, les animaux les plus sensibles sont alors moins exposés au risque dans le troupeau. D'autre part, les anticorps qui atténuent la virulence par leur action sur les plasmides microbiens sont particulièrement intéressants : non seulement ils ont des effets bénéfiques sur l'environnement du troupeau, mais leur influence s'étend aussi à la chaîne alimentaire. L'immunité intestinale va en particulier influer sur la résistance microbienne aux agents antimicrobiens.

Deux composants génétiques sont nécessaires à l'antibiorésistance infectieuse : le gène conférant la résistance et celui codant pour un pilus sexuel. Tout transfert d'antibiorésistance par conjugaison nécessite la synthèse préalable d'un pilus sexuel. Ces deux composants étant liés, la souche porteuse du facteur sexuel devient une donatrice potentielle d'antibiorésistance.

Des expériences visant à examiner les effets des anticorps d'origine colostrale sur la persistance du facteur sexuel et de l'antibiorésistance chez une population d'E. coli en croissance ont montré que la présence d'anticorps conduit à l'apparition de variants ayant perdu le facteur sexuel (38). Ce phénomène est similaire à celui décrit plus haut, produisant l'élimination des plasmides K88. Alors que l'on rencontre des souches ne possédant pas le facteur sexuel mais porteuses du déterminant d'antibiorésistance, l'inverse ne s'est jamais produit. Il semblerait donc que la présence

510

du facteur sexuel (ou la synthèse du pilus sexuel qui en résulte) soit très défavorable au micro-organisme face à l'anticorps. Ainsi, l'antibiorésistance a beau exister au sein d'une population cellulaire, elle ne peut être transmise sans le facteur sexuel.

Dans les conditions naturelles, les souches pathogènes d'E. coli doivent faire face à la concurrence du reste de la flore intestinale. Les anticorps, qui risquent de n'avoir qu'une efficacité minime contre un micro-organisme cultivé in vitro, devraient être plus efficaces contre les mêmes micro-organismes se développant dans un environnement concurrentiel. Cette hypothèse a été confirmée par une série d'études de la culture d'une souche d'E. coli, possédant une antibiorésistance transférable, en culture mixte. Elle entrait en concurrence avec la même souche d'E. coli ne possédant ni le déterminant d'antibiorésistance ni le facteur sexuel, et avec une souche d'origine différente ne possédant, elle non plus, ni l'un ni l'autre de ces facteurs. En l'absence d'anticorps d'origine colostrale, les trois souches se sont multipliées de façon identique ; en revanche, en présence de lactosérums immuns, la souche porteuse du facteur sexuel a été totalement éliminée de la culture mixte (38).

L'utilisation d'antibiotiques est aujourd'hui quasiment obligatoire dans les systèmes modernes d'élevage intensif, pour atteindre un niveau de rentabilité intéressant. Le renouvellement constant des animaux, auquel s'ajoute une densité de population animale élevée, créent des conditions idéales à la prolifération des micro­organismes pathogènes. De plus, le niveau de stress que ces pratiques imposent aux animaux accroît considérablement leur vulnérabilité à l'infection. On en est arrivé aujourd'hui à un point où le développement de l'antibiorésistance au sein de la flore entérique rend inefficaces des médicaments jadis efficaces. Cet état de fait, qui pose problème aux responsables des unités de production animale, est aussi une source d'inquiétude grandissante pour la santé publique. Le transfert de déterminants de l'antibiorésistance des bactéries d'origine animale aux bactéries humaines, ainsi que la présence possible de résidus médicamenteux dans les produits animaux, constituent de graves dangers potentiels pour la santé publique. La mise en place de contrôles de l'utilisation subclinique d'antibiotiques au sein des élevages (69) n'a pas produit les effets souhaités. L'incidence de l'antibiorésistance observée chez les bactéries d'origine animale a continué à augmenter dans les élevages malgré les contrôles (67).

Contrastant avec cette situation, les résultats obtenus in vitro, à condition qu'ils se reproduisent in vivo, pourraient être d'une grande portée. On a comparé la fréquence de l'antibiorésistance dans les souches d'E. coli isolées sur des porcs élevés dans des exploitations utilisant de façon routinière des médicaments contre E. coli entéropathogène, et sur des porcs élevés dans des unités où la vaccination orale est pratiquée. La comparaison a porté également sur des porcs élevés dans des exploitations où ne sont administrés ni médicaments, ni vaccins. Des isolats ont été prélevés sur les porcs appartenant à trois catégories d'âge : 1 à 4 jours, 14 à 21 jours et 5 à 10 jours après le sevrage. Ces catégories correspondent aux périodes de plus grande sensibilité à l'entérite due à E. coli. La résistance à onze des antibiotiques les plus fréquemment utilisés a été déterminée (6).

Trois faits saillants se sont dégagés de l'étude (Tableau V). Premièrement, dans les élevages ne pratiquant pas la vaccination orale, le taux d'antibiorésistance augmente avec l'âge des animaux. Ceci était prévisible chez les animaux les plus âgés, dans la mesure où pratiquement toute l'alimentation animale contient des antibiotiques exerçant une pression sélective sur la population entérique et favorisant ainsi les souches résistantes ; on a cependant constaté avec intérêt qu'un effet similaire se

511

T A B L E A U V

Index moyen d'antibiorésistance (ARI) pour des Escherichia coli isolés de porcs à différents âges, élevés dans des exploitations

utilisant diverses méthodes de lutte contre E. coli ( 1 )

Groupes traités nouveau-nés

Age des porcs

avant sevrage après sevrage

I 0,358 0,384 0,393

ab ad II 0,381 0,391 0,370

c b cd III 0,397 0,454 0,485

Différence significative : la différence entre les valeurs ayant le même exposant est significative.

a = * * P < 0,05 b = * c = ** ** P < 0,01 d = *** *** P < 0,001

(1) ARI : H in ton et Linton (23).

produisait chez les porcs âgés de deux semaines. Inversement, dans les fermes pratiquant la vaccination orale, on a observé une moindre fréquence de l'antibiorésistance chez les porcs plus âgés que chez les nouveau-nés issus du même groupe d'une part, et que chez les porcs d'élevages ne pratiquant pas la vaccination orale, d'autre part. Il semble donc que l'effet, démontré in vitro, de blocage du transfert des facteurs d'antibiorésistance par élimination des pili sexuels, se produit aussi in vivo et limite l'extension de l'antibiorésistance. Chez les porcs n'ayant pas été immunisés, le développement de la résistance a tout particulièrement été associé aux médicaments contre lesquels on avait le plus de chances de rencontrer des plasmides de résistance, notamment la tetracycline et l'ampicilline. Inversement, les animaux appartenant au groupe vacciné par voie orale ont développé une résistance à la tétracycline moins importante que ceux des deux autres groupes.

Deuxièmement, alors qu'on aurait pu s'attendre à un accroissement continu de la résistance dans les élevages utilisant couramment des antibiotiques, ceci ne s'est pas produit. Les résultats indiquent très clairement que, malgré un niveau de résistance plus élevé dans l'environnement de ce groupe d'élevages qu'au sein des deux autres groupes, les taux d'antibiorésistance sont tout à fait similaires chez les porcs nouveau-nés des trois groupes. On aurait pu s'attendre à ce que, dans les élevages utilisant des doses importantes d'antibiotiques, le niveau de résistance continue à augmenter chez les porcs nouveau-nés infectés par des souches de plus en plus résistantes, excrétées par les animaux plus âgés. Ceci ne s'est pas produit et laisse supposer qu'il existe des processus tendant à restreindre l'apparition des facteurs de résistance dans les souches isolées sur des porcelets nouveau-nés. Il est à peu près certain que le colostrum maternel est responsable de ce phénomène, car les anticorps d'origine colostrale bloquent aussi le transfert des déterminants de résistance.

Troisièmement, les souches d'E. coli contenaient des isolats pathogènes et des isolats non pathogènes. Le typage de la plupart des bactéries prélevées, probablement

512

non pathogènes, a cependant été le plus souvent impossible. Cette flore commensale est largement responsable de la fréquence de l'antibiorésistance. Cette observation, compatible avec les conclusions d'autres chercheurs (23), nous fournit une indication sur la localisation du réservoir d'antibiorésistance au sein des troupeaux de porcs et explique probablement pourquoi le déclin de l'antibiorésistance attendu, suite à une utilisation plus restreinte des antibiotiques, ne s'est pas produit. Elle met aussi en évidence la nécessité de mettre au point des solutions de remplacement pour les médicaments, particulièrement les stimulateurs de croissance, si l'on veut que leur efficacité dans le contrôle des maladies ne continue pas à diminuer.

CONCLUSION

Nous avons souligné l'influence exercée sur le développement de maladies par les méthodes modernes d'élevage. L'étude des relations entre flore intestinale et mécanismes immunitaires fournissant une protection contre les micro-organismes intestinaux est importante, car seule une meilleure compréhension des mécanismes de mise en œuvre de la protection naturelle permettra d'élaborer des stratégies plus efficaces de lutte contre la maladie.

En étudiant le développement du système immunitaire de la muqueuse intestinale et, plus particulièrement, le rôle de la protection passive d'origine maternelle du nouveau-né, nous avons mis l'accent sur la synergie existant entre les deux systèmes. Il y a en effet là d'importants enseignements à tirer pour la mise en place de plans de vaccinations conçus pour réduire l'incidence des maladies entériques chez le jeune animal.

De plus, nous n'avons pas limité notre étude à l'examen des réponses immunitaires spécifiques aux bactéries entéropathogènes, mais nous avons aussi fait une revue des études récentes sur les mécanismes originaux agissant sur le contrôle des déterminants de virulence dans la population microbienne. Ceux-ci, par leur caractère plus particulièrement non spécifique, ont un champ d'action plus étendu et leur utilité dans la prophylaxie des infections pourrait encore s'accroître dans l'avenir. Ce dernier aspect, qui prend toute son importance lors de l'élaboration de stratégies pour la maîtrise sanitaire des élevages, a aussi des implications très importantes sur la salubrité des denrées d'origine animale.

* * *

BIBLIOGRAPHIE

1. A L L E N W . D . & PORTER P . ( 1 9 7 3 ) . - The relative distribution of IgM and IgA cells in intestinal mucosa and lymphoid tissues of the young unweaned pig and their significance in ontogenesis of secretory immunity. Immunology, 24, 4 9 3 - 5 0 1 .

2. A L L E N W . D . , SMITH C . G . & PORTER P . ( 1 9 7 3 ) . - Localization of intracellular

immunoglobulin A in porcine intestinal mucosa using enzyme labelled ant ibody: an ultrastructural study. Immunology, 25, 5 5 - 7 0 .

3 . A L L E N W . D . & PORTER P . ( 1 9 7 5 ) . - Localization of immunoglobulins in intestinal mucosa and the production of secretory antibodies in response to intraluminal administration of bacterial antigens in the pre-ruminant calf. Clin. exp. Immunol., 21 , 4 0 7 - 4 1 8 .

513

4. A L L E N W . D . , SMITH C G . & PORTER P . (1976). - Evidence for the secretory t ranspor t mechanism of intestinal immunoglobulin: the ultrastructural distribution of IgM. Immunology, 3 0 , 449-457.

5. A L L E N W . D . & PORTER P . (1977). - The relative frequencies and distribution of immunoglobulin bearing cells in the intestinal mucosa of neonatal and weaned pigs and their significance in the development of secretory immunity. Immunology, 3 2 , 819-824.

6. A L L E N W . D . , D E A N J . , BLADES J .A. & PORTER P . (1986). - The influence of oral immunization with Escherichia coli antigens on the incidence of drug resistance in porcine E. coli: a comparat ive field study. In Proceedings of 9th Congress of the International Pig Veterinary Society, Barcelone, 15-18 juillet 1986, 145.

7. A N D R E W E. & H A L L J .G . (1982). - IgA antibodies in the bile of rats . II . Evidence for immunological memory in secretory immunity . Immunology, 4 5 , 177-182.

8. ARBUCKLE J .B.R. (1968). - The distribution of certain Escherichia coli strains in pigs and their environment. Br. vet. J., 1 2 4 , 152-158.

9. BALGER G., CHOHERR S., SICKLE E . & GIESSEN D . (1975). - Oral aktive Immunisierung neugeborener Ferkel gegen E. coli: Wirksamkeitsnachweis in Darmligaturtest . Zentbl. VetMed., B, 2 2 , 488-498.

10. BALGER G. , CHOHERR S., PLANK H . , BOSTEDT H . , SHELS H . & M A Y R A . (1976). - Oral aktive Immunisierung neugeborener Kalber gegen Escherichia coli: Wirksamkeitsnachweis im Darmligaturtest und Feldversuch. Zentbl. VetMed., B, 2 3 , 364-373.

11. BOURNE F . J . (1973). — The immunoglobulin system of the suckling pig. Proc. Nutr. Soc, 3 2 , 205-215.

12. BROWN W.R . , ISOBE Y. & N A K A N E P .K . (1976). - Studies on the translocation of immunoglobulins across intestinal epithelium. II . Immunoelectron-microscopic localization of immunoglobulins as secretory component in human intestinal mucosa. Gastroenterology, 7 1 , 985-995.

13. CEBRA J . J . , C R A N D A L L D .A . , GEARHART P . J . , ROBERTSON S.M., TSENG J . & W A T S O N P . M . (1979). - Cellular events concerned with the initiation, expression and control of the mucosal immune response. In Immunology of Breast Milk. (P .L . Ogra and D . Dayton, eds.). Raven Press, New York, 1-18.

14. C H A P M A N H . A . , JOHNSON J . S . & COOPER M . D . (1974). - Ontogeny of Peyer 's patches and immunoglobulin-containing cells in pigs. J. Immun., 1 1 2 , 555-563.

15. CHIDLOW J . W . & PORTER P . (1978). - The role of oral immunisat ion in stimulating Escherichia coli antibody of the IgM class in porcine colostrum. Res. vet. Sci., 2 4 , 254-257.

16. CHIDLOW J . W . , BLADES J . A . & PORTER P . (1979). - Sow vaccination by combined oral and intramuscular antigen: a field study of maternal protection against Escherichia coli enteritis. Vet. Rec., 1 0 5 , 437-440.

17. ELLEN R . P . & GIBBONS R . J . (1972). - M . protein associated adherence of Streptococcus pyogenes to epithelial surfaces: prerequisite for virulence. Infect. and Immunity, 5 , 826-830.

18. FRETER R. & GANGAROSA E .G . (1963). - Oral immunizat ion and product ion of copro-antibody in human volunteers. J. Immun., 9 1 , 724-729.

19. G A Y C .G. , A N D E R S O N N . , FISHER E . W . & M C E W A N A . D . (1965). - Gammaglobul in levels and neonatal mortal i ty in market calves. Vet. Rec., 11, 148-149.

20. GIBBONS R . J . & VAN H O U T E J . (1975). - Bacterial adherence in oral microbial ecology. Ann. Rev. Microbiol., 2 9 , 19-44.

21. GOTHEFORS L . , OLLING S. & WINBERG J . (1975). - Breast feeding and biological properties of faecal E. coli strains. Acta paediatr. scand., 6 4 , 807-812.

22. G U I N N E A P . A . M . & JANSEN W . H . (1979). - Behaviour of Escherichia coli, K antigens K 8 8 a b , K88ac a n d K88ad in i m m u n o e l e c t r o p h o r e s i s , d o u b l e d i f fus ion a n d haemagglutinat ion. Infect. and Immunity, 2 3 , 123-127.

514

23. H I N T O N M. & LINTON A . H . (1983). - Antibacterial drug resistance among Escherichia coli isolated from calves fed on a milk substitute diet. Vet. Rec., 112, 567-568.

24. H U S B A N D A . J . & LASCELLES A .K. (1975). - Ant ibody responses to neonata l immunisat ion in calves. Res. vet. Sci., 18 , 201-207.

25. H U S B A N D A . J . (1978). - A n immunizat ion model for the control of enteritis. Res. vet. Sci., 25, 173-177.

26. H U S B A N D A . J . & M C D O W E L L G . H . (1978). - Immunity to experimental enteritis in lambs vaccinated prenatally. Res. vet. Sci., 25, 343-349.

27. IRWIN V.C.R. (1974). - Incidence of disease in colostrum deprived calves. Vet. Rec., 94, 105-106.

28. KELLER R., DWYER J .E . , O H W. & D ' A M A D I O M. (1969). - Intestinal IgA neutralizing antibodies in newborn infants following poliovirus immunisation. Pediatrics, 43, 330-338.

29. KENWORTHY R. (1971). — The case for germ-free animals in biological research. Proc. roy. Soc. Med., 64, 436-439.

30. KEREN D .F . , KERN S.E., B A U E R D .W. , SCOTT P . J . & PORTER P . (1982). - Direct demonstrat ion in intestinal secretions of an IgA memory response to orally administered Shigella flexneri antigens. J. Immun., 128 (1), 475-479.

31 . KEREN D .F . , M C D O N A L D R .A. & CAREY J .L . (1988). - Combined parenteral and oral immunisation results in enhanced mucosal immunoglobulin A response to Shigella flexneri. Infect. and Immunity, 56 (4), 910-915.

32. LEECE J .G . (1966). - Glucose mille-equivalents eaten by the neonatal pig and cessation of intestinal absorption of large molecules (closure). J. Nutr., 90, 240-244.

33. L I N D H E . (1975). - Increased resistance of immunoglobulin A dimers to proteolytic degradation after binding of secretory component . J. Immun., 114, 284-286.

34. LINGGOOD M . A . (1978). - Studies on plasmid controlled characters that affect the virulence of porcine strains of Escherichia coli. P h D Thesis, University of London .

35. LINGGOOD M . A . & INGRAM P . L . (1978). - The effect of oral immunisation with heat stable Escherichia coli antigens on the sensitivity of pigs to enterotoxins. Res. vet. Sci., 25, 113-115.

36. LINGGOOD M .A . , ELLIS M . L . & PORTER P . (1979). - An examination of the O and K specificity involved in the antibody-induced loss of the K88 plasmid from porcine enteropathogenic strains of Escherichia coli. Immunology, 38, 123-127.

37. LINGGOOD M . A . & PORTER P . (1985). - The effect of porcine colostral antibodies on the stability of E. coli K88 adhesion plasmids in vivo and in vitro. In Mucosal immunity IgA and polymorphonuclear neutrophils. Fondation franco-allemande, Suresnes, 125-132.

38. LINGGOOD M . A . & PORTER P . (1986). - The effect of secretory antibodies on E. coli strains carrying transmissible drug resistance. In Proceedings of 9th Congress of the International Pig Veterinary Society, Barcelone, 15-18 juillet 1986.

39. M A I N I L J .G . , SADOWSKI P . L . , TARSIO M. & M O O N H . W . (1987). - In vivo emergence of enterotoxigenic Escherichia coli variants lacking genes for K99 fimbriae and heat-stable enterotoxin. Infect. and Immunity, 55 (12), 3111-3116.

40. MATTIOLI C.A. & TOMASI T . B . (1973). - The life span of IgA plasma cells from the mouse intestine. J. exp. Med., 139, 452-460.

4 1 . M C L E A N C .W. & THOMAS N . D . (1974). - Faecal and vaginal bacteriology of sows during the reproductive cycle. Br. vet. J., 130, 230-237.

42. M O O N H . W . (1969). - Enteric colibacillosis in the newborn pig: problems of diagnosis and control . J. Am. vet. med. Ass., 155, 1853-1862.

515

43. M O O N H . W . , KOHLER E . M . , SCHNIEDER R . A . & W H I P P S.C. (1980). - Prevalence of pilus antigens, enterotoxin types and enteropathogenici ty among K88-negative, enterotoxigenic Escherichia coli from neonatal pigs. Infect. and Immunity, 27, 222-230.

44. MUSCOPLAT C .C . , SETCAVAGE I .M. & KIM Y.B. (1977). - Regulation of the immune response in neonatal piglets by maternal ant ibody. Int. Archs Allergy appl. Immun., 54, 165-170.

45. NAGURA H . , N A K A N E P .K. & BROWN W.R. (1979). - Translocation of dimeric IgA through neoplastic colon cells in vitro. J. Immun., 123, 2359-2368.

46. N A G Y L . K . , MACKENZIE T . , PICKARD D . J . & D O U G A N G. (1986). - Effects of immune colostrum on the expression of a K88 plasmid encoded determinant: role of plasmid stability and influence of phenotypic expression of K88 fimbriae. J. gen. Microbiol., 132, 2497-2503.

47. O W E N R . L . & JONES A . L . (1974). - Epithelial cell specialization within human Peyer 's patches: an ultrastructural study of intestinal lymphoid follicles. Gastroenterology, 66, 189-203.

48. OWEN R . L . , PIERCE N . F . , A P P L E R.T. & CRAY W . C . (1986). - M-cell transport of Vibrio cholerae from the intestinal lumen into Peyer 's patches: a mechanism for antigen sampling and for microbial transepithelial migrat ion. J. infect. Dis., 153 (6), 1108-1118.

49. PANIAGUA C , RUBIO P . , ALVAREZ M. & SUAREZ S. (1986). - Modulación de la expresión antigénica en presencia de anticuerpos de cepas E P E C de origen porcino. In Proceedings of 9th Congress of the International Pig Veterinary Society, Barcelone, 15-18 juillet 1986, 132.

50. PARROTT D .M.V. & OTTAWAY C . A . (1980). - The control of lymphoblast migration to the small intestine. In Mucosal Immune System in Health and Disease. Proceedings of 1st Ross Conference on Pediatric Research, Columbus , Ohio , 59-69.

51. PARRY S.H. & PORTER P . (1978). - Immunological aspects of cell membrane adhesion demonstrated by porcine enteropathogenic Escherichia coli. Immunology, 34, 41-49.

52. PORTER P . (1969). - Porcine colostral IgA and IgM antibodies to Escherichia coli and their intestinal absorpt ion by the neonatal piglet. Immunology, 17 (4), 617-626.

53. PORTER P . (1973). - An ‘in-feed’ Escherichia coli vaccine for oral immunizat ion in the young pig. Vet. Ann., 65-68.

54. PORTER P . , ALLEN W.D. & BLADES J . A . (1979). - Hazards of recycling enteropathogens. Vet. Rec., 105 (22), 515-516.

55. P O R T E R P . , N O A K E S D . E . & A L L E N W . D . (1970). - In tes t inal secret ion of immunoglobulins and antibodies to Escherichia coli in the pig. Immunology, 18 (6), 909-920.

56. PORTER P . , KENWORTHY R., H O L M E D . W . & HORSFIELD S. (1973). - E. coli antigens as dietary additives for oral immunisat ion of pigs. Trials with pig creep feeds. Vet. Rec., 92, 630-636.

57. PORTER P . , KENWORTHY R., NOAKES D .E . & A L L E N W . D . (1974). - Intestinal ant ibody secretion in the young pig in response to oral immunisation with E. coli. Immunology, 27, 841-853.

58. PORTER P . , KENWORTHY R. & THOMPSON I. (1975). - Oral immunisat ion and its significance in the prophylactic control of enteritis in the pre-ruminant calf. Vet. Rec., 97, 24-28.

59. PORTER P . , LINGGOOD M . A . & CHIDLOW J . W . (1978). - Elimination of Escherichia coli K88 adhesion determinant by antibody in porcine gut and mammary secretions following oral immunisat ion. In Secretory Immunity and Infection. ( J . R . McGhee and J . Mestecky, eds.). Plenum Publishing Corp . , 133-142.

60. PORTER P . & LINGGOOD M . A . (1983). - Development of oral vaccines for preventing diarrhoea caused by enteropathogenic Escherichia coli. J. infect. Dis., 6, 111-121.

516

6 1 . PRIOR M . E . & PORTER P . ( 1 9 8 0 ) . - A simple method for evaluation of colostrum status in calves. Vet. Rec., 107, 2 2 0 - 2 2 3 .

6 2 . SABBIN A . A . , MICHAELIS R . H . , ZIRING P . , KRUGMAN S . & W A R R E N J . ( 1 9 6 3 ) . - Effect of oral polio virus vaccine in newborn children. I I . Intestinal resistance and antibody response at 6 months in children fed type I vaccine at birth. Pediatrics, 31, 6 4 1 - 6 4 9 .

6 3 . SACK R . B . & MILLER C . E . ( 1 9 6 9 ) . — Progressive changes of Vibrio serotypes in germ-free mice infected with Vibrio cholerae. J. Bact., 99, 6 8 8 - 6 9 5 .

6 4 . SAIF L . J . , B O H L E . H . & G U P T A R . K . P . ( 1 9 7 2 ) . - Isolation of porcine immunoglobulins and determination of the immunoglobulin classes of transmissible gastroenteritis viral antibodies. Infect. and Immunity, 6, 2 8 9 - 3 0 1 .

6 5 . SAUNDERS C . N . , STEVENS A . D . , SPENCE J . B . & SOJKA W . ( 1 9 6 3 ) . - Escherichia coli infection: reproduction of the disease in naturally reared piglets. Res. vet. Sci., 4, 3 3 3 - 3 4 6 .

6 6 . SMITH H . W . & H A L L S S . ( 1 9 6 7 ) . - Observations by the ligated intestinal segment and oral inoculation methods on Escherichia coli infections in pigs, calves, lambs and rabbits . J. Path. Bact., 93, 4 9 9 - 5 2 9 .

6 7 . SMITH H . W . ( 1 9 8 0 ) . - Antibiotic resistant Escherichia coli in market pigs 1 9 5 6 - 1 9 7 9 . The emergence of organisms with plasmid-borne tr imethoprim resistance. J. Hyg., Camb., 84, 4 6 7 - 4 7 7 .

6 8 . SVENNERHOLM A . M . & AHREN C . ( 1 9 8 2 ) . - Immune protection against enterotoxigenic E. coli: search for synergy between antibodies to enterotoxin and somatic antigens. Acta path. microbiol. scand., (C), 90, 1 -6 .

6 9 . S W A N N COMMITTEE REPORT ( 1 9 6 9 ) . - Report of the joint committee on the use of antibiotics in animal husbandry and veterinary medicine. H . M . S . O . , London .

7 0 . TOMASI T . B . ( 1 9 6 7 ) . - H u m a n immunoglobulin A. New Engl. J. Med., 279 ( 2 4 ) , 1 3 2 7 - 1 3 3 0 .

7 1 . WATSON D .L . , BENNELL M . A . & CHANIAGO T .D. ( 1 9 7 7 ) . - Effect of circulating maternal derived antibody on the development of a local immune response in the intestine of the neonatal pig. Am. J. vet. Res., 40, 6 1 - 6 5 .

7 2 . W I L S O N M . R . & H O H M A N A . W . ( 1 9 7 4 ) . - Immunity to E. coli in pigs. Adhesion of enteropathogenic E. coli to isolated intestinal epithelial cells. Infect. and Immunity, 10, 7 7 6 - 7 8 2 .