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Sérovar

En biologie, le mot sérovar (également appelé sérotype) désigne une propriété antigénique permettant d'identifier une cellule (bactéries, leucocytes, globule rouge, etc.) ou un virus par des méthodes sérologiques. La technique est souvent appelée le sérogroupage ou sérotypage.

Deux sérotypes, 1a et 1b, présentant en surface des antigènes 2a et 2b qui sont reconnus par deux anticorps distincts, 3a et 3b, respectivement.

Le sérovar'/‘sérotype est une variante distincte au sein d'une espèce de micro-organisme, ou parmi les cellules immunitaires de différents individus. Ces micro-organismes ou cellules sont regroupés en fonction de la réactivité commune entre leurs antigènes de surface et un antisérum spécifique, ce qui permet de leur classer à un niveau inférieur à l'espèce[1],[2],[3]. Autrement dit, c'est le nom donné à la variété sérologique correspondant à une espèce (bactérie, virus) et la manière de nommer les subdivisions taxonomiques (de classement) de micro-organismes sur la base des caractéristiques de leur antigène ou protéines.

Pour Shigella flexneri, une des quatre espèces responsables de la dysenterie bactérienne, on a identifié 6 sérotypes[4]. Pour Vibrio cholerae, responsable du choléra, on en connaît plus de 200 sérotypes définis par les antigènes cellulaires. Parmi ceux-ci, seuls les sérotypes O1 et O139 sont connus pour causer des épidémies. D’autres, comme les sérotypes O20, O71, O114, O135 et O202 se regroupent plus étroitement avec des génomes de l’espèce voisine Vibrio mimicus[5]. Quant à l’espèce Salmonella enterica, elle totalise à elle seule plus de 2 600 sérovars. La même espèce, selon le sérovar, provoque des maladies différentes. Ces sérovars sont groupés par ceux qui causent la fièvre typhoïde et ceux qui n’en causent pas[6].

Les sérovars ont été découverts par la microbiologiste américaine Rebecca Lancefield en 1933[7].

Procédure

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Le « sérotypage » est le processus de détermination du sérotype d'un organisme, à l'aide d'antisérums préparés qui se lient à un ensemble d'antigènes connus. Certains antisérums détectent plusieurs antigènes connus et sont appelés « polyvalents » ou « larges » ; d'autres sont « monovalents ». Par exemple, ce qui était autrefois décrit comme le HLA-A9 (HLA est l’abréviation de Human Leukocyte Antigen ou antigène leucocytaire humain) est désormais subdivisé en deux sérotypes plus spécifiques, le HLA-A23 et le HLA-A24. Par conséquent, le sérotype HLA-A9 est désormais qualifié de sérotype « large »[8]. Pour les organismes présentant de nombreux sérotypes possibles, l'obtention préalable d'une correspondance polyvalente peut réduire le nombre de tests nécessaires[4].

La liaison entre un antigène de surface et l'antisérum peut être observée expérimentalement sous diverses formes. Un certain nombre d'espèces bactériennes, dont Streptococcus pneumoniae, présentent la réaction de Neufeld (alias Quellung reaction, “quellung“ signifiant gonflement en allemand), visible au microscope[9]. D'autres, tels que Shigella, Escherichia coli et Salmonella, sont traditionnellement détectés à l'aide d'un test d'agglutination sur lame[10]. Les types HLA sont initialement déterminés par le test de fixation du complément[11]. Les procédures plus récentes comprennent le test de fixation au latex et divers autres tests immunologiques. Le “sérotypage moléculaire“ désigne des méthodes qui remplacent le test fondé sur les anticorps par un test basé sur la séquence d'acides nucléiques – il s'agit donc, en réalité, d'une forme de génotypage. En analysant les allèles qui déterminent les antigènes de surface, ces méthodes permettent d'obtenir des résultats plus rapides. Toutefois, leurs résultats peuvent ne pas toujours concorder avec ceux du sérotypage traditionnel, car elles ne tiennent pas nécessairement compte des facteurs influençant l'expression des gènes déterminant ces antigènes[12],[13].

Rôle dans la transplantation d'organes

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Agglutination de globules rouges HLA-A3 positifs par des antisérums alloréactifs anti-A3 contenant des IgM anti-A3.

Le système immunitaire est capable de distinguer une cellule comme étant du « soi » ou du « non-soi » en fonction de son sérotype. Chez l'être humain, ce sérotype est largement déterminé par les antigènes des leucocytes humains (HLA), la version humaine du complexe majeur d'histocompatibilité. Les cellules identifiées comme du « non-soi » sont généralement reconnues par le système immunitaire comme étrangères, ce qui déclenche une réponse immunitaire telle que l'hémagglutination. Les sérotypes varient considérablement d'un individu à l'autre ; par conséquent, si des cellules provenant d'un humain (ou d'un animal) sont introduites chez un humain au hasard, elles sont souvent identifiées comme du « non-soi » car elles ne correspondent pas au sérotype du receveur. C'est pourquoi les greffes entre individus génétiquement différents provoquent souvent une réponse immunitaire problématique chez le receveur, entraînant un rejet de greffe. Dans certaines situations, cet effet peut être atténué en procédant au typage sérologique du receveur et des donneurs potentiels afin d'identifier la compatibilité HLA la plus étroite[14].

Antigènes leucocytaires humains (HLA (antigène))

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Sérotypes selon le locus HLA (Complexe majeur d'histocompatibilité)
Locus HLA Nb de sérotypes Antigènes à large spectre Antigènes fractionnés
A 25415
B 509
C* 121
DR 214
DQ 82
DP* * DP requiert la méthode Single specific primer-PCR (SSP-PCR) pour le typage

Bactéries

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La plupart des bactéries produisent, à leur surface externe, des substances antigéniques qui peuvent être distinguées par sérotypage.

  • Presque toutes les espèces de bactéries à Gram négatif produisent une couche de lipopolysaccharide (LPS) sur leur membrane externe. La partie la plus externe du LPS, accessible aux anticorps, est l'« antigène O ». Les variations de l'antigène O peuvent résulter de différences génétiques au niveau de la voie de biosynthèse ou du transporteur utilisé pour acheminer les unités constitutives vers l'extérieur de la cellule[15].
  • Chez les bactéries mobiles, les flagelles sont désignés sous le nom d'« antigène H » lors du sérotypage. D'infimes différences génétiques dans les composants des flagelles entraînent des variations détectables par des anticorps[16].
  • Certaines bactéries produisent une capsule polysaccharidique, appelée « antigène K » en sérotypage[17].

Les antigènes lipopolysaccharide (LPS) O et capsulaires K sont eux-mêmes des facteurs de pathogénicité importants[17].

Certains antigènes sont invariants au sein d'un groupe taxonomique. La présence de ces antigènes ne permet pas une classification en dessous du niveau de l'espèce, mais peut contribuer à l'identification. L'antigène commun des entérobactéries (ECA), universel à toutes les Enterobacterales, en est un exemple[18].

E. coli

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L’espèce E. coli possède 187 antigènes O possibles (dont 6 ont été retirés de la liste par la suite et 3 ne produisent en réalité pas de LPS (lipopolysaccharide))[19], 53 antigènes H[20] et au moins 72 antigènes K[21]. Parmi ces trois types, l'antigène O présente la meilleure corrélation avec les lignées ; par conséquent, il sert à définir le « sérogroupe » ainsi que les souches en taxonomie et en épidémiologie[19].

Shigella

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Les Shigella sont classées uniquement selon leur antigène O, car elles ne sont pas mobiles et ne produisent pas de flagelles. Pour les quatre espèces, on dénombre 15 + 11 + 20 + 2 = 48 sérotypes[4]. Certains de ces antigènes O ont des équivalents chez E. coli, espèce qui, sur le plan cladistique, inclut également les Shigella[22].

Salmonella

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Le système de classification de Kauffman-White sert de base à la dénomination des nombreux sérovars de Salmonella. À ce jour, plus de 2 600 sérovars différents ont été identifiés[23]. Un sérotype de Salmonella est déterminé par la combinaison unique de réactions des antigènes de surface cellulaire. Pour Salmonella, ce sont les antigènes O et H qui sont utilisés[24]. Il existe deux espèces de Salmonella : Salmonella bongori et Salmonella enterica. Salmonella enterica peut être subdivisée en six sous-espèces. Le processus d'identification du sérovar de la bactérie consiste à déterminer la formule des antigènes de surface qui représentent les variations des bactéries. La méthode traditionnelle de détermination de la formule antigénique repose sur des réactions d'agglutination sur lame. L'agglutination entre l'antigène et l'anticorps est obtenue à l'aide d'un antisérum spécifique qui réagit avec l'antigène pour former un amas. L'antigène O est testé à l'aide d'une suspension bactérienne provenant d'une culture sur gélose, tandis que l'antigène H est testé à l'aide d'une suspension bactérienne issue d'une culture en milieu liquide. Le schème classe le sérovar en fonction de sa formule antigénique obtenue par des réactions d'agglutination[25]. Des méthodes de sérotypage supplémentaires et des méthodologies alternatives de sous-typage ont été passées en revue par Wattiau et al.[26].

Streptococcus

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Streptococcus pneumoniae (le pneumocoque) compte 93 sérotypes capsulaires. Parmi ceux-ci, 91 utilisent la voie enzymatique Wzy. La voie Wzy est utilisée par la quasi-totalité des bactéries à Gram positif, par les lactocoques et les streptocoques (pour les exopolysaccharides), et est également responsable de la formation des capsules de groupe 1 et 4 chez les bactéries à Gram négatif[27].

Virus

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Dengue

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Orthoflavivirus denguei, le virus de la dengue, possède quatre sérotypes couramment rencontrés, notés DENV-1 à DENV-4. Une personne infectée par un de ces sérotypes est immunisée à vie contre celui-ci, mais reste vulnérable aux autres. Un cinquième sérotype, DENV-5, était découvert en 2013 dans l’état de Sarawak de la Malaisie[28],[29]. Par contre, ce dernier n’était pas encore retrouvé plus tard, ni en Malaisie ni ailleurs, du moins selon un document de l’ International Journal of Clinical & Medical Microbiology datant du début 2016[30].

Papillomavirus humain

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Selon une étude publiée en 2024 faite sur un échantillon de 63 femmes atteintes du papillomavirus humain, les sérotypes HPV 6, HPV 82 et HPV 89 apparaissent comme ceux à faible risque (1,5% pour chacun), tandis que le sérotype HPV 81 est celui le plus souvent rencontré chez les sujets affectés par une infection unique (40,9%). Chez les sujets subissant de multiples infections, le sérotype HPV 16 figure en tête de la liste avec 28,8%[31]

SARS-CoV-2

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En l’espace de quelques années depuis son apparition, le SARS-CoV-2 s’est diversifié en différents sérotypes. Tous les variants avant Omicron sont de sérotype I (gamma). Les suivants sont désignés comme les sérotypes II (BA.1), III (BA.2), IV (BA.5), V (XBB), et VI (BA.2.86)[32].


Notes et références

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  1. ↑ Ellen Jo Baron et al., « Classification. », dans Samuel Baron, Baron's Medical Microbiology, Univ of Texas Medical Branch, , 4e éd. (ISBN 978-0-9631172-1-2, lire en ligne)
  2. ↑ Ryan KJ, Ray CG, Sherris JC, Sherris Medical Microbiology, McGraw Hill, , 4e éd. (ISBN 978-0-8385-8529-0)
  3. ↑ « Serovar », sur The American Heritage Medical Dictionary, Houghton Mifflin Company,
  4. 1 2 3 (en) « Laboratory Protocol: “Serotyping of Shigella spp.” »
  5. ↑ (en) « Genomic dissection of the Vibrio cholerae O-serogroup global reference strains: reassessing our view of diversity and plasticity between two chromosomes »
  6. ↑ (en) « Same species, different diseases: how and why typhoidal and non-typhoidal Salmonella enterica serovars differ »
  7. ↑ Lancefield RC, « A Serological Differentiation of Human and Other Groups of Hemolytic Streptococci », The Journal of Experimental Medicine, vol. 57, no 4,‎ , p. 571–95 (PMID 19870148, PMCID 2132252, DOI 10.1084/jem.57.4.571)
  8. ↑ (en) « Broad, Splits and Associated Antigens »
  9. ↑ (en) « Capsular Serotyping of Streptococcus pneumoniae Using the Quellung Reaction »
  10. ↑ « Détermination du sérovar de souches de Salmonella isolées dans le secteur vétérinaire par la méthode d’agglutination rapide sur lame »
  11. ↑ (en) « The Serology of HLA-A, -B, and -C »
  12. ↑ (en) « Comparison of xMAP Salmonella Serotyping Assay With Traditional Serotyping and Discordance Resolution by Whole Genome Sequencing »
  13. ↑ (en) « Novel Microarray Design for Molecular Serotyping of Shiga Toxin-Producing Escherichia coli Strains Isolated from Fresh Produce »
  14. ↑ (en) « The effect of HLA‐C matching on acute renal transplant rejection »
  15. ↑ (en) « The Variation of O Antigens in Gram-Negative Bacteria »
  16. ↑ (en) « Serology and Genetics of the Flagellar Antigen of Escherichia coli O157:H7a,7c »
  17. 1 2 (en) « Evolutionary and functional history of the Escherichia coli K1 capsule »
  18. ↑ (en) « Enterobacterial Common Antigen: Synthesis and Function of an Enigmatic Molecule »
  19. 1 2 (en) « Structure and genetics of Escherichia coli O antigens »
  20. ↑ (en) « Species-Wide Variation in the Escherichia coli Flagellin (H-Antigen) Gene »
  21. ↑ (en) « EK3D: an E. coli K antigen 3-dimensional structure database »
  22. ↑ (en) « Structure and genetics of Shigella O antigens »
  23. ↑ (en) « Same species, different diseases: how and why typhoidal and non-typhoidal Salmonella enterica serovars differ »
  24. ↑ (en) « Serotypes and the Importance of Serotyping Salmonella »
  25. ↑ Danan C, Fremy S, Moury F, Bohnert ML, Brisabois A, « Determining the serotype of isolated Salmonella strains in the veterinary sector using the rapid slide agglutination test. », J. Reference, vol. 2,‎ , p. 13–8
  26. ↑ (en) « Methodologies for Salmonella enterica subsp. enterica Subtyping: Gold Standards and Alternatives »
  27. ↑ (en) « Capsules of Streptococcus pneumoniae and Other Bacteria: Paradigms for Polysaccharide Biosynthesis and Regulation »
  28. ↑ (en) « First New Dengue Virus Type in 50 Years »
  29. ↑ (en) « Discovery of fifth serotype of dengue virus (DENV-5): A new public health dilemma in dengue control »
  30. ↑ (en) « A Putative Fifth Serotype of Dengue - Potential Implications for Diagnosis, Therapy and Vaccine Design »
  31. ↑ (en) « Human papillomavirus serotypes and determinants among women with invasive cervical cancer in Katsina state, Northwest-Nigeria: a multicentre study »
  32. ↑ (en) « Defining the serotypes of SARS-CoV-2 subvariants up to December, 2024 »
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