L’allergénicité du gluten

Allergies alimentaires : mieux comprendre l’influence des modifications des allergènes sur l’interaction avec certaines cellules immunitaires. Cas des gliadines, un allergène du gluten du blé

La modification chimique ou enzymatique des protéines du gluten entraine une altération de leur capacité à stimuler certaines cellules immunitaires

Les allergies alimentaires sont des réponses immunes adverses déclenchées chez certains individus par l’ingestion de protéines alimentaires et mettent en jeu de nombreux acteurs cellulaires. Les procédés industriels permettant de diversifier les fonctionnalités de ces protéines peuvent entraîner une modification de leur allergénicité, autrement dit de leur capacité à interagir avec certaines cellules immunitaires et à induire le développement d’une allergie. Les gliadines, des allergènes majeurs du gluten de blé, peuvent être modifiées par différents procédés industriels pour accroitre leur fonctionnalité comme la désamidation (traitement chimique le plus souvent) ou l’hydrolyse enzymatique. Comme il a été observé dans différentes études in vivo et in vitro, ces deux traitements ont la capacité de moduler l’allergénicité des gliadines. Néanmoins, les mécanismes qui conduisent à ces changements sont actuellement mal compris. L’objectif de ce travail était donc d’étudier l’impact des propriétés des gliadines natives et modifiées sur leurs interactions avec des acteurs cellulaires clefs de la réaction allergique :  les cellules dendritiques impliquées dans la présentation des allergènes au système immunitaire.

Les résultats de cette étude montrent que la désamidation ou l’hydrolyse enzymatique des gliadines modifient fortement certaines de leurs propriétés physicochimiques (taille, charge, etc). Ceci résulte en une augmentation de leur prise en charge et de leur dégradation par les cellules dendritiques. De plus, in vitro ces modifications (hydrolyse et désamidation)  induisent une suppression de leur capacité à stimuler ces cellules, qui pourrait entrainer une moindre allergénicité
Pour conclure, ce travail démontre l’importance de définir le lien entre les propriétés physicochimiques des protéines et leur interaction avec les cellules immunes pour prédire ou comprendre la mise en place de la réaction allergique.

Partenaires : ce travail a été réalisé au sein de l’unité BIA à Nantes, dans le cadre de la thèse de Clélia Villemin. Il a été mené en partenariat avec l’IRAS (Institute for Risk Assessment Sciences, Université d’Utrecht, Pays-Bas).

Financement : ce projet a été réalisé grâce au soutien financier d'INRAE, de la région Pays de la Loire, d’Improve SAS et du COST ImpARAS (Improving Allergy Risk Assessment Strategy for new food proteins).

Publication associée : Villemin, C., Tranquet, O., Solé-Jamault, V., Smit, J. J., Pieters, R. H. H., Denery-Papini, S., Bouchaud, G., (2020). Deamidation and Enzymatic Hydrolysis of Gliadins Alter Their Processing by Dendritic Cells in Vitro. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 68(5), 1447-1456. DOI : 10.1021/acs.jafc.9b06075

Contact : Sandra Denery, sandra.denery@inrae.fr

Depuis les années 90 des glutens sont modifiés pour être utilisés comme ingrédients dans des aliments ou des produits cosmétiques. Les glutens modifiés chimiquement par hydrolyse acide (désamidation) présentent de nouvelles propriétés technologiques mais se sont aussi révélés être des néo-allergènes qui provoquent une allergie non conventionnelle aux protéines de blé désamidées.

Des glutens désamidés impliqués dans des cas d’allergie en Europe et au Japon ont été utilisés dans un modèle cellulaire in-vitro mimant le déclenchement de la réaction allergique. Il a été mis en évidence que les produits japonais et européens présentaient des similitudes. Une immunoglobuline IgE, (anticorps de type E ) chimérique souris/homme spécifique de ces glutens désamidés a ensuite été produite, et s’est révélée capable de détecter et de classer les glutens désamidés en fonction de leur allergénicité. Cette IgE chimérique a également montré une activité biologique similaire à celle des IgE des patients allergiques.

L’IgE chimérique pourra ainsi être utilisée comme substitut aux sérums de patients pour évaluer l’allergénicité des glutens désamidés.

Partenaires : ce travail a été réalisé en partenariat avec le Center for Immunology and Inflammatory Diseases, au Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School, (Boston, USA), et avec le National Institute of Health Sciences au Science Food Institute de Tokyo (Japon).

Publication associée : Tranquet, Olivier, Jean-charles Gaudin, Sarita Patil, Johanna Steinbrecher, Kayoko Matsunaga, Reiko Teshima, Shinobu Sakai, Colette Larré, and Sandra Denery-Papini. (2017). “A Chimeric IgE That Mimics IgE from Patients Allergic to Acid-Hydrolyzed Wheat Proteins Is a Novel Tool for in Vitro Allergenicity Assessment of Functionalized Glutens.” Edited by Heinz Fehrenbach. PLOS ONE 12 (11): e0187415. doi:10.1371/journal.pone.0187415.

Contat : Olivier Tranquet, olivier.tranquet@inrae.fr

Comprendre l'allergénicité du blé

 La structure de la gliadine,proteine du blé est  un facteur de son immuno-réactivité

L’allergie sous toutes ses formes est un problème de santé publique dans les pays industrialisés. C’est une maladie multifactorielle influencée par les caractéristiques des allergènes en cause. Les protéines de blé, inhalées ou ingérées sous la forme de farine crue ou cuite, peuvent être responsables d’allergie respiratoire (aussi appelée asthme du boulanger) ou d’allergie alimentaire plus au moins sévère.

Parmi les allergènes majeurs du blé, les prolamines, protéines de réserve des graines de céréales, sont constituées de gliadines et de gluténines qui forment un réseau viscoélastique (gluten) responsable de leurs propriétés technologiques. L’objectif de ce travail était de caractériser certaines gliadines à l’échelle moléculaire en mettant l’accent sur les aspects structuraux, pour comprendre les bases de leur allergénicité.

Les gliadines sont composées de 2 domaines : un domaine avec des séquences répétées, et un domaine structuré par des ponts disulfures intra moléculaires. L’équipe Allergie de l’unité BIA a montré que les deux domaines des gliadines participent à leur réactivité vis-à-vis des IgE (immunoglobuline E) de patients allergiques au blé, et que la réduction des ponts disulfures du domaine structuré la diminue. L’interaction entre ces deux domaines augmente leur immunoréactivité et semble nécessaire à leur activité biologique.

Ces travaux montrent l’importance de ces structures dans la phase de déclenchement de l’allergie et suggèrent qu’elles aient aussi un rôle lors du premier contact du patient avec l’allergène.

Publication associée : Mameri, H., Brossard, C., Gaudin, J. C., Gohon, Y., Paty, E., Beaudouin, E., Moneret-Vautrin, D. A., Drouet, M., Sole, V., Wien, F., Lupi, R., Larre, C., Snegaroff, J., & Denery-Papini, S. (2015). Structural Basis of IgE Binding to alpha- and gamma-Gliadins: Contribution of Disulfide Bonds and Repetitive and Nonrepetitive Domains. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 63(29).  6546-6554;

Contact : Sandra Denery, sandra.denery@inrae.fr

Détection du gluten désamidé

Des anticorps monoclonaux spécifiques du gluten désamidé pour sa détection

La désamidation du gluten modifie ses propriétés technologiques, notamment sa solubilité et ses propriétés émulsifiantes et permet d’élargir ses domaines d’application (alimentaires ou cosmétiques par exemple). Toutefois, un nombre croissant d’allergies aux protéines du gluten désamidé a été recensé  notamment chez des personnes n’étant pas allergiques au gluten non modifié. Cette modification chimique du gluten rend difficile voire impossible sa détection par les méthodes  classiquement utilisées en contrôle qualité et recommandées par le Codex Alimentarius et par l’AOAC.
Des déterminants antigéniques contenus spécifiquement dans les protéines de gluten désamidé et reconnus par les Immunoglobulines E (IgE) de patients allergiques ont été identifiés.
Les scientifiques de l’unité BIA (Inra Angers-Nantes) ont produit des anticorps monoclonaux spécifiques du gluten désamidé ne présentant pas de réaction croisée avec des protéines du gluten non désamidé. A partir de cet anticorps nommé INRA-DG1, un test de détection du type ELISA compétitif a été développé, et permet la détection du gluten désamidé à un seuil inférieur à 20 mg/kg.

Cet anticorps monoclonal ainsi que la méthode de détection du gluten désamidé fait l’objet d’un brevet (WO2014/132204).

Publication associée : Tranquet, O., Lupi, R., Echasserieau-Laporte, V., Pietri, M., Larre, C., & Denery-Papini, S (2015). Characterization of Antibodies and development of an Indirect Competitive Immunoassay for Detection of Deamidated Gluten. Journal of Agricultural and Food Chemistry. http://dx.doi.org/10.1021/acs.jafc.5b00923

Contat : Olivier Tranquet, olivier.tranquet@inrae.fr