À propos des travaux de F. Griffith (1928)
et d'Avery, McLeod, McCarthy (1944) sur les pneumocoques

Pourquoi un tel engouement ? À la recherche de la vérité

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retour cours de premièreS, cours de terminale spécialité

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Avertissement
cette page n'est pas un vrai travail
d'histoire des sciences. C'est une lecture des articles originaux avec un effort d'analyse du paradigme dominant actuel et de sa méthode. Je reprend à la source deux des articles cités par les tenants de ce paradigme afin d'essayer de voir pourquoi ils leur plaisent tant et si on ne peut pas essayer d'y voir aussi autre chose. Bref il s'agit de mieux comprendre les armes de ses "adversaires" dans la controverse scientifique entre paradigme moléculariste et génétique et l'ouverture vers un niveau de compréhension supérieur. Mais je me place résolument CONTRE les présentations falsifiées si courantes (voir ci-dessous).

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Sources
article original en anglais
http://0-profiles.nlm.nih.gov.portia.nesl.edu/CC/A/A/O/D/_/ccaaod.pdf
E.U. articles "streptocoques", "pneumocoque"
Microbiologie, Prescott, Harvey, Klein, De Boeck, 1995, pp 455-457, 747
(pour la replacer dans son contexte d'histoire de la génétique voir
page sur la génétique où une présentation trop simplifiée et conforme au paradigme actuel est faite)


Plan de cette page


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1. Données actuelles sur les pneumonies à Streptococcus pneumoniae


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1.1 Une infection endogène


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Le pneumocoque est facilement identifié par sa morphologie bien particulière et par son pouvoir pathogène pour la souris blanche (septicémie mortelle en 24 heures, après inoculation intrapéritonéale).
C'est un commensal habituel de la bouche et du rhinopharynx, mais il peut devenir virulent sous l'influence de divers facteurs, en particulier une déficience de l'état général; il donne surtout des atteintes respiratoires. La maladie habituelle est la pneumonie franche lobaire aiguë (on le retrouve alors dans les crachats), mais il est aussi responsable de sinusites, otites, angines, de pleurésies purulentes, de méningites purulentes, d'arthrites suppurées, de péritonites.
Le pneumocoque est très sensible aux sulfamides et aux antibiotiques, pénicilline surtout. Cette thérapeutique permet, même lorsqu'il s'agit de méningites à pneumocoques, autrefois mortelles, d'obtenir des résultats satisfaisants. (E.U. article "pneumocoque")

La pneumonie streptococcique est maintenant considérée comme une infection endogène due au développement anormal dans les poumons d'un hôte habituel de la bouche et des voies aériennes (voir figure de l'ancien cours d'immunologie de terminale). La maladie n'apparaît donc que chez des individus prédisposés par une fatigue, une infection virale, une blessure, l'alcoolisme ou le diabète. 60 à 80% de toutes les maladies respiratoires reconnues comme des pneumonies sont dues à S. pneumoniae.

La pneumonie lobaire est une infection des lobes pulmonaires du à différents agents (bactéries, virus et même mycoplasmes...). Le Streptococcus pneumoniae est l'agent principal de la pneumonie lobaire franche (forte fièvre brutale avec frissons, oppression respiratoire et ventilation accélérée, douleurs pectorales, expectorations sanguinolentes, bruits caractéristiques entendus au stéthoscope...). Mais cette bactérie présente une attirance particulière pour les tissus nourriciers: plèvres, méninges, péricarde et cause aussi des méningites, otites arthrites... Les pneumonies se traitent fort bien par des antibiotiques (pénicilline G, céfotaxime, ofloxacine et ceftriaxone).
Les bactéries pathogènes pénètrent dans les cellules, s'y multiplient et provoquent leur éclatement (lyse) et donc une destruction importante du tissu pulmonaire, notamment au niveau des plèvres, ce qui empêche une ventilation correcte.
Les crachats de malades contiennent un grand nombre de bactéries vivantes.


chaînettes de Streptococcus pneumoniæ (MEB x 33.000, encart x 4,3)
image d'après
http://www.uni-tuebingen.de/modeling/images/strep.gif probablement extraite de Microbiologie, De Boeck, 1995


Pour des données médicales voir: http://www.chu-rouen.fr/ssf/pathol/pneumonieapneumocoques.html
voir par exemple
http://www.omedit-centre.fr/fichiers/upload/Fiche%20Infections%20a%20S.pneumoniae.pdf

1.2 La virulence est due à des polyosides solubles organisés en capsule qui diminuent fortement la phagocytose par les macrophages


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Certaines espèces de streptocoques possèdent à leur surface une capsule constituée de macromolécules polyosidiques couvrant la paroi mais ces molécules solubles sont aussi libérées dans le milieu. On parle de capsule lorsque la couche de polyosides est organisée. Elle peut être colorée pour l'observation au microscope optique et peut être retirée par attaque ménagée (les polyosides qui la composent sont dit solubles).

La présence de capsule confère souvent à la colonie bactérienne un aspect mucoïde (lisse et humide: smooth en anglais) sur milieux solides.
Chez S. pneumoniae, la capsule qui confère également le phénotype mucoïde aux colonies est le facteur majeur de la virulence du germe, les souches non capsulées (colonies rugueuses sur milieux solides) étant avirulentes. Contrairement à S. pyogenes, la composition chimique du polyoside capsulaire est extrêmement polymorphe. Il constitue un marqueur antigénique et épidémiologique majeur dont l'identification est à la base de la sérotypie des souches. On connaît actuellement quatre-vingt-trois sérotypes distincts différant par la séquence et l'enchaînement (polymères linéaires ou ramifiés) des molécules glucidiques constitutives (de 2 à 5 oses différents, rarement plus). Un seul type de polyoside capsulaire est présent sur une souche donnée. Les polyosides pneumococciques sont fortement immunogènes et suscitent des anticorps neutralisants (IgG2 chez l'homme). Les vaccins acellulaires largement utilisés à l'heure actuelle sont préparés à partir d'un mélange de nombreux polyosides différents en fonction des sérotypes les plus prévalants dans une aire géographique donnée. Le vaccin utilisé en Europe et en Amérique du Nord comporte vingt-trois polyosides.(E.U. article "Streptocoques")

Le polyoside capsulaire inhibe la phagocytose (empêche la fixation de la fraction opsonisante du complément, voir cours d'immunologie cadre sur la réponse à médiation humorale) en empêchant indirectement la fixation des anticorps sur les streptocoques, nécessaire à la phagocytose facilitée réalisée par les macrophages.
La pathogénèse est due à la multiplication rapide des bactéries dans les espaces alvéolaires qui se remplissent de sang et sont le siège d'une inflammation.


1.3 Les souches S de Streptoccocus pneumoniae inoculés in vivo en même temps que des anticorps dirigés contre elles ou vieillies in vitro en présence de sérums peuvent perdre leur capsule et donner des souches R


Il ne s'agit pas à proprement parler de mutation au sens de mutation génique* mais simplement de la perte plus ou moins prononcée de la capacité à synthétiser et/ou à organiser des polyosides en capsule (qui est testée par observation microscopique soit par examen de l'aspect de la colonie en culture). Les résultats les plus probants obtenus par Griffith ont été dans un milieu de sang" chocolat" contenant du sérum de cheval (voir p ).
Les souches R (rough = rugueux en anglais) sont ainsi désignées à cause de l'aspect de la colonie au bout de 24 h en culture in vitro. Les souches R sont habituellement non virulentes ou moins virulentes. Cependant Griffith obtient des souches R (groupe IV) directement dans un crachat qui ne sont ni dépourvues de capsule ni avirulentes. Selon le type de transformation S -> R obtenu on a plus ou moins de polyosides sécrétés et une virulence plus ou moins absente.
La transformation inverse est dite reverse.

*depuis l'époque des travaux historiques du début et du milieu du XXème siècle et malgré les innombrables recherches il n'a pas été isolé de "gène de la capsule" mais de très nombreux gènes participent à son élaboration. Il est clair qu'une déficience structurale de ce type repose probablement sur la modification de la stabilité d'un réseau métabolique de bien plus grande dimension que celui résultant de l'association d'un gène à une structure.

 

IN VITRO (en culture) les transformations et réversions SE FONT (presque) TOUJOURS au sein d'un MÊME TYPE SÉROLOGIQUE (sauf conditions particulières notamment celles réalisées par Griffith puis Alloway).

Mais les changements de types (sans réversion ni transformation) sont très fréquents IN VIVO (lorsque les pneumocoques sont dans un organisme vivant).


Il est possible de transformer une souche peu virulente (qui provient elle-même d'une souche virulente par transformation) en une souche très virulente d'un AUTRE type par l'intermédiaire d'un facteur inducteur, l'acide désoxyribonucléique (Avery, MacLeod, McCarthy, 1944).


1.4 Les souches de Streptococcus pneumoniae peuvent être regroupées en types en fonction de substances qu'elles sécrètent ou de composants de leur capsule ou de leur paroi


Les médecins cherchent à connaître le germe présent dans le cas d'une infection afin de le traiter par un antibiotique efficace. D'où la nécessité de la démarche de reconnaissance.
S. pneumoniae fait partie des S. non groupables car dépourvus d'antigènes de groupe définis par des marqueurs antigéniques de la classification de Rebecca Lancefield (1933) et extraits de la paroi en laboratoire par de l'acide chlorhydrique du formamide ou des enzymes protéolytiques.
On connaît un antigène pariétal R commun aux formes R et S.
L'antigène pariétal C est un polysaccharide qu'on retrouve dans les formes R et S. Le sérum des pneumoniques précipite ce polysaccharide ; cette précipitation n'est pas due à un anticorps, mais à une protéine, la protéine C réactive, qui disparaît au décours de l'infection.
Les autres antigènes somatiques produits par la bactérie sont sans grand intérêt classificatoire ou de reconnaissance: pneumolysine, hyaluronidase, fibrinolysine, etc.

Récemment, des tests rapides de groupage ont été mis au point faisant appel à l'agglutination sur lame de la suspension du streptocoque à identifier en présence d'anticorps antipolyosides fixés sur des particules de latex ou sur la protéine A de surface des staphylocoques.

En effet les polyosides solubles de la capsule sont très antigéniques. Ils sont sécrétés en permanence et sont aussi libérés dans le milieu en donnant une masse mucilagineuse qui est un élément de diagnostic chez les malades.
On connaît 75 types sériques différents de polyosides. Leur structure a été étudiée et ils comprennent notamment de l'acide galacturonique et un sucre aminé pour le type I , du glucose, de l'acide glucuronique et de l'acide aldobionique pour le type II.
Ces polyosides sont aussi antigéniques chez la souris et haptèniques chez le lapin (ce qui signifie qu'un même polyoside peut être reconnu différemment par différents anticorps au niveau de sous-unités antigéniques que l'on nomme des épitopes ou haptènes). Mis en présence d'anticorps on observe un gonflement de la capsule qui peut être observé au microscope.

Certains streptocoques ont la capacité de sécréter des substances ayant la propriété de lyser les érythrocytes de l'homme et de diverses espèces animales. Cette propriété, utilisée par Brown (1919) comme première tentative de classification des streptocoques, est en effet un test présomptif important d'identification sur milieu gélosé contenant du sang de mouton ou de cheval, qui permet de différencier les streptocoques en trois classes selon l'aspect de la lyse autour des colonies: streptocoques ß-hémolytiques (zone large de lyse franche), ±-hémolytiques (zone étroite de lyse floue et partielle et coloration verdâtre du milieu) et non hémolytiques (NH). La typologie hémolytique des streptocoques est utile pour orienter le diagnostic mais reste insuffisante car une même espèce peut comporter des variétés ou même des souches à pouvoir lytique différent.


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2. Données historiques


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2.1 - Extraits de l'article de Griffith


Publication de Fred Griffith (1928; Griffith, F. 1928. The significance of pneumococcal types, J. Hyg. 27, 113-159) relatant des observations sur des malades atteints de pneumonie et de très nombreuses expériences réalisées entre 1922 et 1928 à partir de prélèvements faits sur les malades (278 patients, plusieurs prélèvements à des stades successifs sur chaque malade), de cultures de bactéries et d'inoculations chez des souris.
L'article original est disponible en ligne à l'adresse:
http://0-profiles.nlm.nih. gov.portia.nesl.edu /CC/A/A/O/D/_/ccaaod.pdf

 

Fred. Griffith
extraite de http://0-profiles. nlm.nih.gov. portia.nesl.edu/ CC/A/A/O/D/_/ ccaaod.pdf

Toutes les données présentées dans le résumé de l'article qui est traduit (voir plus bas) sont résumées dans cette figure



Extraits de l'article (traduction personnelle pouvant comporter des erreurs)

p 159-160 : The injection of S culture of Type III, heated at 60" C. for two periods of one hour each, along with living R strains derived from Type I or Type II results in the appearance of an S pneumococcus of Type III. This transformation of type occurs more frequently with the R form of Type II than with the R form of Type I. The newly formed strains of Type III sometimes kill the mice from septicaemia in 7-10 days and at other times are only discovered at the seat of inoculation when the mouse is killed, apparently well, 14 days after inoculation.

p 162 The injection of virulent S culture of Type II killed by heat at 60" C together with living R strains of Type I has resulted in the formation of a virulent S culture of Type II. The transformation has taken place when the virulent culture has been heated at 60" C for 2 and 3 hours respectively, but the positive results were less frequent in the case of the culture heated for the longer period. Different R strains appear to vary in their ability to develop into a new S form under the influence of the heated virulent culture.

p 159-160 :

L'injection de la culture de S du type III, chauffée à 60"C. pendant deux périodes d'une heure chacune, avec des souches R vivantes dérivées du type I ou du type II conduit à l'apparition d'un pneumococcus S de type III. Cette transformation de type se produit plus fréquemment avec la forme R de type II qu'avec la forme R de type I. Les nouvelles souches de type III tuent parfois les souris par septicémie en 7-10 jours et d'autres fois peuvent uniquement être trouvées au lieu de l'inoculation quand la souris est tuée, alors qu'elle est apparemment en bonne santé, 14 jours après l'inoculation.

p 162

L'injection de la culture virulente de S de type II tué par la chaleur à 60"C en même temps que des souches R de type I a eu comme conséquence la formation d'une culture virulente de S de type II. La transformation a eu lieu quand la culture virulente a été chauffée à 60"C pendant 2 et 3 heures respectivement, mais les résultats positifs étaient moins fréquents dans le cas de la culture chauffée pendant la période la plus longue. Les différentes souches de R semblent différer vis-à-vis de leur capacité à se développer en une nouvelle forme S sous l'influence de la culture virulente chauffée.


Résumé présenté en fin d'article pp 173-175

IV. SUMMARY.
1. In the course of the examination of sputum from cases of lobar pneumonia, observations have been made on the incidence of the chief types of pneumococci. In the district from which the material was obtained, there was an apparent local diminution in the number of cases of lobar pneumonia due to Type II; the figures were 32.6 per cent of Type II cases in the period 1920-22: and only 7.4 per cent in the period 1924-27. The incidence of Type I was approximately the same in the two periods, the percentages being 30.6 and 34.3.
2. Several different serological varieties of pneumococci have been obtained from the sputum of each of several cases of pneumonia examined at various stages of the disease. This has occurred most frequently in cases of pneumonia due to Type I, and in two instances four different types of Group IV were found in addition to the chief types. The recovery of different types is facilitated by the inoculation of the sputum (preserved in the refrigerator), together with protective sera corresponding to the various types in the order of their appearance.
3. TWO interesting strains of Group IV pneumococci have been obtained from pneumonic sputum. One was an R strain which produced typical rough colonies, yet preserved its virulence for mice and its capacity to form soluble substance. This R pneumococcus developed a large capsule in the mice, which died of a chronic type of septicaemia. A strain producing smooth colonies was obtained from it in the course of a prolonged series of passage experiments. The second strain, which was proved not to be a mixture, agglutinated specifically with the sera of two different types. In the peritoneal cavity of the mouse the specific soluble substance of each type was produced.
4. A method of producing the S to R change through ageing of colonies on chocolate blood medium containing horse serum is described. After two to three days' incubation small rough patches appear in the margins of the smooth colonies, and from these pure R strains can be isolated.
5. It has been shown that the R change is not equally advanced in the descendants of virulent pneumococci which have been exposed to the action of homologous immune serum. Some R strains form traces of soluble substance in the peritoneal cavity of the mouse; these revert readily to the virulent S form and, in addition, are able to produce active immunity. Others show no evidence of S antigen; spontaneous reversion takes place with difficulty, if at all, and they are incapable of producing active immunity. The stronger the immune serum used, the more permanent and complete is the change to the R form.

6. Restoration of virulence to an attenuated R strain, with recovery of the S form of colony and of the original serological type characters may be obtained by passage through mice. The change from the R to the S form is favoured by the inoculation of the R culture in large doses into the subcutaneous tissues; but the most certain method of procuring reversion is by the inoculation of the R culture, subcutaneously into a mouse, together with a large dose of virulent culture of the same type killed by heat. Incubation of such a mixture in vitro does not induce reversion.
7. Reversion of an R strain to its S form may occasionally be brought about by the simultaneous inoculation of virulent culture of another type, especially when this has been heated for only a short period to 60" C., e.g. R Type II to its S form when inoculated with heated Type I culture.
8. Type I antigen appears to be more sensitive to exposure to heat than Type II antigen, since the former loses the power to cause reversion when heated to 80" C, whereas Type II culture remains effective even after steaming at 100' C.
9. The antigens of certain Group IV strains appear to be closely related to that of Type II, and are equally resistant to heat. Steamed cultures of these Group IV strains cause the R form derived from Type II to revert to its S form, while they fail to produce reversion of the R form derived from Type I.
10. The inoculation into the subcutaneous tissues of mice of an attenuated R strain derived from one type, together with a large dose of virulent culture of another type killed by heating to 60" C., has resulted in the formation of a virulent S pneumococcus of the same type as that of the heated culture. The newly formed S strain may remain localised at the seat of inoculation, or it may disseminate and cause fatal septicaemia. The S form of Type I has been produced from the R form of Type II, and the R form of Type I has been transformed into the S form of Type II. The clear mutinous colonies of Type III have been derived both from the R form of Type I and from the R form of Type II, though they appear to be produced more readily from the latter. The newly formed strains of Type III have been of relatively low virulence, and have frequently remained localised at the subcutaneous seat of inoculation. Virulent strains of Types I and II have been obtained from an R strain of Group IV.
11. Heated R cultures injected in large doses, together with small doses of living R culture have never caused transformation of type, and only rarely produced a reversion of the R form of Type II to its virulent S form.
12. The results of the experiments on enhancement of virulence and on transformation of type are discussed and their significance in regard to questions of epidemiology is indicated.

IV RÉSUMÉ

1. Au cours de l'examen du crachat des cas de pneumonie lobaire, des observations ont été faites sur la répartition des types principaux de pneumococci. Dans la zone où le matériel a été obtenu, il y avait une diminution apparente du nombre de cas de pneumonies lobaires dues au type II ; les chiffres étaient de 32,6 pour cent de cas de type II pendant la période 1920-22 : et seulement 7,4 pour cent pour la période 1924-27. L'incidence du type I était approximativement la même pour les deux périodes, les pourcentages étant 30,6 et 34,3.

2. Plusieurs variétés sérologiques différentes de pneumococci ont été obtenues à partir du crachat de chacun des différents cas de pneumonie examinés à diverses étapes de la maladie. Ceci s'est produit le plus fréquemment dans les cas de pneumonie due au type I, et, à deux reprises, quatre types différents de groupe IV ont été trouvés en plus des types principaux. L'obtention de types différents est facilitée par l'inoculation du crachat (préservé dans le réfrigérateur), en même temps que celle des sérums protecteurs correspondants aux divers types , dans l'ordre de leur apparition.

3. DEUX souches intéressantes de pneumococci du groupe IV ont été obtenues à partir du crachat pneumonique.
- L'une était une souche de R qui a produit les colonies rugueuses typiques, qui pourtant conservaient sa virulence vis-à-vis des souris et sa capacité à former la substance soluble. Ce pneumococcus R a développé une grande capsule chez les souris, qui sont mortes d'un type chronique de septicémie. Une souche produisant les colonies lisses a été obtenue à partir d'elle au cours d'une série prolongée d'expériences de repiquage (?).
- La deuxième souche, que l'on a prouvé ne pas être un mélange, a été agglutinée spécifiquement avec les sérums de deux types différents. Dans la cavité péritonéale de la souris la substance soluble spécifique de chaque type a été produite.

4. Une méthode pour provoquer le changement de S à R par le vieillissement des colonies sur un milieu de sang" chocolat" contenant du sérum de cheval est décrite. Après une incubation de deux à trois jours de petites taches rugueuses apparaissent sur les bords des colonies lisses, à partir desquelles peuvent être isolées de pures souches R.

5. On a montré que le changement chez R n'est pas développé de la même façon chez les descendants de pneumococci virulents qui ont été exposés à l'action d'un sérum immunisé homologue. Certaines souches R produisent des traces de substance soluble dans la cavité péritonéale de la souris ; celles-ci retournent aisément à la forme virulente de S et, en outre, sont capables de provoquer une réponse immunitaire. D'autres ne montrent aucune trace d'antigène S ; la réversion spontanée a lieu avec difficulté, le cas échéant, et ils sont incapables de provoquer une réponse immunitaire. Plus le sérum immunisé utilisé est concentré, plus le changement en forme R est persistant et complet.

6. La restauration de la virulence à une souche atténuée R, avec le retour à une forme S de colonie et aux caractères du type sérologique original peut être obtenue par le passage par des souris. Le changement de la forme R à la forme S est favorisé par l'inoculation de la culture R à doses élevées dans les tissus sous-cutanés ; mais la méthode la plus certaine pour obtenir la réversion est l'inoculation sous-cutanée de la culture R à une souris simultanément à une grande dose de culture virulente du même type tué par la chaleur. L'incubation d'un tel mélange in vitro ne provoque pas la réversion.

7. La réversion d'une souche R à sa forme S peut parfois être provoquée par l'inoculation simultanée d'une culture virulente d'un autre type, particulièrement quand celle-ci n'a été chauffée que durant une période courte à 60"C., par exemple une culture de type II R retourne à sa forme S une fois inoculée avec une culture de type I chauffée.
8. L'antigène de type I semble être plus sensible à l'exposition à la chaleur que l'antigène de type II, puisque le premier perd la capacité à provoquer la réversion une fois chauffé à 80"C, alors que l'antigène de la culture de type II demeure efficace même après le passage à la vapeur à 100'C.

9. Les antigènes de certaines souches du groupe IV semblent être étroitement liés à ceux du type II et sont de la même façon résistants à la chaleur. Les cultures de ces souches du groupe IV passées à la vapeur provoquent la réversion de la forme de R dérivée du type II à sa forme S, alors qu'elles ne produisent pas la réversion de la forme R dérivée du type I.

10. L'inoculation dans les tissus sous-cutanés des souris d'une souche atténuée R dérivée d'un type, ainsi qu'une grande dose de culture virulente d'un autre type tué par la chauffage à 60"C, a eu comme conséquence la formation d'un pneumococcus virulent S du même type que celui de la culture chauffée. La souche S nouvellement formée peut demeurer localisée au siège de l'inoculation, ou elle peut être disséminée et causer une septicémie mortelle. La forme S de type I a été produite à partir de la forme de R de type II, et la forme de R de type I a été transformée en forme de S de type II. Les colonies mutées claires de type III ont été dérivées de la forme R de type I et de la forme R de type II, bien qu'elles semblent être produites plus aisément à partir de cette dernière. Les souches nouvellement formées de type III ont une virulence relativement basse et sont fréquemment demeurées localisées au lieu de l'inoculation sous-cutanée. Des souches virulentes des types I et II ont été obtenues à partir d'une souche R de groupe IV.

11. Les cultures R chauffées injectées à doses élevées, en même temps que des doses faibles de culture R vivantes n'ont jamais causé la transformation du type, et ont seulement parfois provoqué une réversion de la forme R de type II à sa forme virulente S.

12. Les résultats des expériences sur l'augmentation de la virulence et sur la transformation des types sont discutés et leur signification est expliquée dans le cadre des problèmes épidémiologiques.


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2.2 - Comment présenter les résultats de Griffith de façon vraie ?


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Aucun chercheur ne présente ses données de façon "neutre". La neutralité signifierait en fait l'absence de but. Or le chercheur veut prouver quelque chose, même si cette chose lui est apparue au cours d'une observation ou d'une expérience. C'est à l'historien des sciences d'essayer de retrouver ces buts qui souvent se sont dilués lorsque l'on a fait un usage pédagogique de la relation de l'expérience.
Ainsi l'usage que font les enseignants actuellement d'une expérience dite "historique" relève donc de la compréhension des buts des hommes de science actuels. C'est cela que je veux démêler. C'est en cela que l'on peut essayer de chercher une vérité.

Il n'est pas rare de trouver la relation de ces expériences de façon FAUSSÉE, parfois sans que le nom de Griffith soit cité. Par exemple, les figures 2.1 et 2.2 de Biologie moléculaire du gène, Watson et al., 2009, Pearson Education. Un gène codant pour la capsule (cap) est INVENTÉ et présenté sous deux allèles R et S... ceci est une mystification grave dans un ouvrage de tel niveau scientifique. Si la recombinaison est une hypothèse qui est toujours valable, l'idée qu'il n'y ait qu'un gène impliqué, pire encore, que ce soit "le gène de la capsule" (légende fig 2.1) est une mystification. Même dans le cas de l'hypothèse génétique, de nombreux gènes peuvent être impliqués dans un tel phénotype. Des réseaux génétiques redondants peuvent être aussi mis à contribution. Une explication scolaire ne justifie pas l'inexactitude. Cela prouve, à mon avis, l'intérêt de présentations vraiment historiques.


La capacité à sécréter des polyosides organisés en capsule (qui cause la virulence) est SÉLECTIONNÉE et non comprise. La perte ou le retour à cette capacité est réalisée À L'AVEUGLE dans un organisme vivant tout à fait étranger à la bactérie (la souris), quoiqu'étant un hôte habituel, et enfin à une échelle totalement différente (quels sont les organes et les cellules immunitaires du mammifère impliqués ?).
La causalité est encore une fois SUPPOSÉE.


Texte proposé

Voilà peut-être ce qui a tant plu à ceux que l'on pourrait qualifier de "positivistes darwiniens" (sans vouloir les enfermer dans des positions philosophiques trop tranchées, certainement inexactes historiquement).

Griffith (1922-1928) a exploré très scientifiquement et honnêtement la variabilité de la formation de la capsule protectrice des pneumocoques en culture et in vivo chez la souris. Parmi d'autres hypothèses et de très nombreux autres cas, il propose la présence d'un facteur chimique inducteur spécifique de certaines réversions (retour à la capacité à synthétiser une capsule après la perte de celle-ci) avec changement de type sérologique.

L'hypothèse testée est la présence d'un facteur chimique inducteur.
Les expériences confirment la validité de cette hypothèse dans certains cas.

Avec le recul pris en ce début de XXIème siècle vis-à-vis de ces résultats, les développements de ces expériences devraient porter principalement sur l'évaluation d'une autre méthode que la sélection qui a dominé le XXème siècle (et domine encore la biologie moléculaire) ; l'exploration de réseaux métaboliques supposés plus ou moins stables en fonction de l'environnement implique une méthode qui tienne compte de tous les individus et notamment de la variabilité individuelle (voir Amzallag qui vulgarise ces notions essentielles mais combien complexes: Gérard Nissim Amzallag , Du sens de la variabilité in Génétiquement indéterminé - le vivant auto-organisé, éditions Quæ (Cemagref, Cirad, Ifremer, Inra), 2007).


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2.3 - Étapes suivantes: induction de la transformation reverse R -> S avec changement de type sérologique in vitro


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D'une façon plus générale voici une source appréciable de documents:
http://osulibrary. oregonstate.edu/ specialcollections/ coll/pauling/dna/ chronolist.html
http://osulibrary. oregonstate.edu/ specialcollections/ coll/pauling/dna/ papers/avery.html
http://profiles.nlm. nih.gov/CC/Views/ Exhibit/documents/ shifting.html
puis
http://profiles. nlm.nih.gov/CC/ Views/Exhibit/ documents/dna.html(

Les travaux de Griffith vont donner lieu à de très nombreuses recherches notamment dans le centre de Rockfeller où travaillent les auteurs ci-après.
Les chercheurs sont à la recherche d'un principe transformant CHIMIQUE qui aurait agit dans la dernière série d'expériences de Griffith.. Alors que dans sa publication Griffith affirme clairement qu'il pense que les antigènes de S injectés en même temps servent avant tout à stimuler le système immunitaire de la souris qui va produire des anticorps antiS qui vont favoriser la conversion de type comme il l'avait déjà maintes fois observé dans les expériences précédentes
(voir ci-contre ->).
Mais ici la voie suivie est donc celle d'une transformation à partir d'un facteur externe en mettant de côté nombre d'autres hypothèses comme par exemple des interactions directes entre les cellules bactériennes VIVANTES. Une vision de chimistes et non de biologiste.

pp163-164: « The heated R culture, although the doses were very large, viz. the deposit of 170 c.c. of broth, exerted no effect on the living R strains either in the direction of reversion or transformation of type. This is consistent with the view that in both cases the result depends on the presence of S antigen of which there are only traces in an R strain.».
" les cultures R chauffées, même avec en grande quantité et additionnées de 170 cc de bouillon, n'ont aucun effet sur les souches R vivantes, que ce soit pour la réversion ou pour le changement de type. Ceci est en accord avec l'idée selon laquelle, ces deux cas nécessitent la présence de l'antigène S, qui n'est présent qu'à l'état de traces dans la souche R".


a. En présence de cellules sanguines

The transformation of pneumococcal types in vitro, Dawson, M.H., and Sia, R.H.P., J. Exp. Med., 1931, 54, 681
Ce papier peut être obtenu en texte intégral à l'adresse: http://profiles.nlm.nih. gov/CC/A/A/B/Q/_/ccaabq.pdf


Mais ce n'est qu'un petit papier de 3 pages qui ne décrit absolument pas les résultats avec la minutie de Griffith. L'origine des souches, leur âge, les conditions de culture, le nombre d'essais... bref ce n'est pas une publication scientifique; en tout cas elle est inexploitable.

"Le procédé consiste dans l'ensemencement d'une culture de R en quantité minimale dans une suspension d'organismes S de type hétérologue, tuées par chauffage. Certaines conditions, bien que non absolument nécessaires, facilitent apparemment le processus de transformation. Quelques-unes de ces conditions sont : (1) la quantité de l'inoculum de R mis en présence, (2) l'incubation des cultures pendant un plus long temps que la période conventionnelle, (3) l'addition d'un peu (10%) de sérum anti-R, (4) l'addition d'un peu de bouillon de sang. Le degré de chaleur auquel les organismes ont été exposés affecte également matériellement les résultats. Les suspensions d'organismes chauffés pendant des périodes aussi longues que quatre heures à 60°C. ont été efficaces. De même les suspensions d'organismes chauffés pendant pendant 15 minutes à 80°C. ont été efficaces. Cependant, les organismes chauffés pendant pendant 15 minutes à 100°C. ont perdu la capacité d'induire la transformation."

« The procedure consists in seeding minimal amounts of an R culture into a suspension of S organisms of heterologous type, killed by heating. Certain conditions, while not absolutely necessary, apparently facilitate the transformation process. Some of these conditions are : ( 1) The amount of the R inoculum introduced, (2) the incubation of the cultures for a longer time than the conventional period, (3) the addition of a small amount (10%) of anti-R serum, (4) the addition of a small amount of blood-broth. The degree of heat to which the organisms have been exposed also materially affects the results. Suspensions of organisms heated for periods as long as four hours at 60°C. have been effective. Likewise suspensions of organisms heated for 15 minutes at 80°C. have been effective. However, organisms heated for 15 minutes at 100°C. have lost the capacity for inducing the transformation.»

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b. En absence de cellules sanguines

Alloway Lionel.J. The Transformation In Vitro of R Pneumococci into S Forms of Different Specific Types by the Use of Filtered Pneumococcus Extracts. Journal of Experimental Medicine 55, 1 (1 January 1932): 91-99
http://profiles. nlm.nih.gov/ CC/A/A/A/I/_/ccaaai.pdf

 L'élément marquant est la nécessité absolu de sérum anti-R.


c. Avec des extraits les plus purs possibles ne contenant ni protéines actives, ni polyosides antigéniques, ni acides ribonucléiques actifs mais uniquement des acides désoxyribonucléiques actifs (article de Avery, McLeod et McCarthy)

Avery Oswald T., MacLeod Colin M., and McCarty Maclyn. Studies on the Chemical Nature of the Substance Inducing Transformation of Pneumococcal Types. Journal of Experimental Medicine 79, 2 (1 February 1944): 137-158
L'article réimprimé à l'occasion d'un anniversaire est disponible en pdf à l'adresse:
http://profiles.nlm. nih.gov/CC/A/A/ B/Y/_/ccaaby.pdf

La présentation que j'en ai fait dans ma page de génétique était fausse, je l'ai supprimée.

Je rappelle qu'il faut toujours garder à l'esprit que ce que l'on obtient est la transformation réverse d'une souche R (provenant elle-même d'une souche S) en S avec changement de type sérologique (II -> III). Il ne s'agit pas à proprement parler d'une transformation génétique mais bien d'une réversion biologique induite. L'interprétation génétique ne prend en compte qu'un des aspects de la transformation.


Le papier présente une description méticuleuse des protocoles.
La souche R (R36A) est obtenue à partir d'une souche SII repiquée 36 fois dans des bouillons contenant du sérum de lapin anti-pneumocoque, et qui donne 3 autres souches R mais seule la souche nommée R36A est capable de transformation.


Pour être transformées les souches R36A sont ensuite cultivées pendant 16 à 18h à température ordinaire dans de grands volume (50-75L) dans un système réactif composé de bouillons de culture (bouillon de foie de bœuf passé sur charbon de bois, additionné de 1% de neopeptone et dont le pH est ajusté à 7,6-1,8) additionnés NÉCESSAIREMENT de fluide sérique (human pleural or ascitic fluid), en présence du principe transformant +/- purifié. La composition en anticorps antiR du sérum ne semble pas être le seul point déterminant son activité; de plus il a été trouvé que de nombreux sérums tout comme les lysats de colonies bactériennes possèdaient des enzymes capable d'inactiver le principe transformant.

On notera qu'aucune réversion de la souche R36A vers un type SII n'a jamais été observé spontanément et les auteurs considèrent que le mécanisme en est très différent que la transformation sous l'action du principe transformant doit probablement se faire nécessairement pendant une phase de croissance (divisions cellulaires) dans le bouillon de culture et en présence du sérum.


The photograph was made by Mr. Joseph B. Haulenbeek. (in
ttp://profiles.nlm.nih. gov/CC/A/ A/B/Y/_/ ccaaby.pdf)

À gauche: colonies (R36A) de la souche R dérivée de pneumocoque de type II. Cultivées sur agar et sang à partir d'une culture ayant poussé sur du bouillon additionné de sérum et en absence de la susbtance transformante (grossissement x 3,5)


FIG. 1. Colonies of the R variant (R36A) derived from Pneumococcus Type II. Plated on blood agar from a culture grown in serum broth in the absence of the transforming substance. X 3.5.

FIG. 2. Colonies on blood agar of the same cells after induction of transformation during growth in the same medium with the addition of active transforming principle isolated from Type III pneumococci. The smooth, glistening, mucoid colonies shown are characteristic of Pneumococcus Type III and readily distinguishable from the small, rough colonies of the parent R strain illustrated in Fig. 1. X3.5.

À droite : colonies sur agar et sang des mêmes cellules après induction de la transformation lors de leur culture en bouillon et sérum à l'aide du principe actif transformant isolé des pneumocoques de type III. Les colonies lisses, luisantes et d'aspect "mucoïde" sont caractéristiques des pneumocoques de type III et aisément différentiables des petites et rugeuses colonies de la souche parentale R illustrée à gauche (grossissement x 3,5).


Quelques points de la discussion montrant combien l'explication génétique n'est qu'un des aspects bien abusivement considéré comme unique dans bien des présentations actuelles de ces résultats:
Various hypotheses have been advanced in explanation of the nature of the changes induced.
- In his original description of the phenomenon Griffith (1) suggested that the dead bacteria in the inoculum might furnish some specific protein that serves as a "pabulum" and enables the R form to manufacture a capsular carbohydrate.
- More recently the phenomenon has been interpreted from a genetic point of view (26, 27). The inducing substance has been likened to a gene, and the capsular antigen which is produced in response to it has been regarded as a gene product. In discussing the phenomenon of transformation Dobzhansky (27) has stated that "If this transformation is described as a genetic mutation-and it is difficult to avoid so describing it-we are dealing with authentic cases of induction of specific mutations by specific treatments. . . ."
- Another interpretation of the phenomenon has been suggested by Stanley (28) who has drawn the analogy between the activity of the transforming agent and that of a virus. On the other hand, Murphy (29) has compared the causative agents of fowl tumors with the transforming principle of Pneumococcus. He has suggested that both these groups of agents be termed "transmissible mutagens" in order to differentiate them from the virus group.

Whatever may prove to be the correct interpretation, these differences in viewpoint indicate the implications of the phenomenon of transformation in relation to similar problems in the fields of genetics, virology, and cancer research. It is, of course, possible that the biological activity of the substance described is not an inherent property of the nucleic acid but is due to minute amounts of some other substance adsorbed to it or so intimately associated with it as to escape detection. If, however, the biologically active substance isolated in highly purified form as the sodium salt of desoxyribonucleic acid actually proves to be the transforming principle, as the available evidence strongly suggests, then nucleic acids of this type must be regarded not merely as structurally important but as functionally active in determining the biochemical activities and specific characteristics of pneumococcal cells. Assuming that the sodium desoxyribonucleate and the active principle are one and the same substance, then the transformation described represents a change that is chemically induced and specifically directed by a known chemical compound. If the results of the present study on the chemical nature of the transforming principle are confirmed, then nucleic acids must be regarded as possessing biological specificity the chemical basis of which is as yet undetermined.


Sommaire
1. Une fraction biologiquement active a été extraite et hautement purifiée à partir de pneumocoques de type III; une quantité infime de cet extrait est capable, dans des conditions de culture appropriées, d'induire la transformation de variants R sans capsule de pneumocoques de type II en cellules complètement encapsulées du même type que celui des micro-organismes tués à la chaleur dont le matériel inducteur a été extrait.
2. Les méthodes d'isolement et de purification du principe transformant sont décrites.
3. Les résultats obtenus par les analyses chimiques, enzymatiques et sérologiques, conjointement aux résultats des études préliminaires par électrophorèse, ultracentrifugation et spectroscopie UV, indiquent, dans les limites des méthodes utilisées, que la fraction active ne contient aucune protéine détectable, ni lipide libre, ni polysaccharide sérologiquement actif et consiste principalement, si ce n'est seulement, en une forme visqueuse, hautement polymérisée, d'acide désoxyribonucléique.
4. La preuve est apportée que les altérations chimiquement induites au niveau de la structure cellulaire et des fonctions sont reproductibles, spécifiques du type sérologique et transmissible en série. Les diverses hypothèses qui ont été proposées concernant la nature de ces changements sont étudiées.

SUMMARY
1. From Type III pneumococci a biologically active fraction has been isolated in highly purified form which in exceedingly minute amounts is capable under appropriate cultural conditions of inducing the transformation of unencapsulated R variants of Pneumococcus Type II into fully encapsulated cells of the same specific type as that of the heat-killed microorganisms from which the inducing material was recovered.
2. Methods for the isolation and purification of the active transforming material are described.
3. The data obtained by chemical, enzymatic, and serological analyses together with the results of preliminary studies by electrophoresis, ultracentrifugation, and ultraviolet spectroscopy indicate that, within the limits of the methods, the active fraction contains no demonstrable protein, unbound lipid, or serologically reactive polysaccharide and consists principally, if not solely, of a highly polymerized, viscous form of desoxyribonucleic acid.
4. Evidence is presented that the chemically induced alterations in cellular structure and function are predictable, type-specific, and transmissible in series. The various hypotheses that have been advanced concerning the nature of these changes are reviewed.


Conclusion
Les preuves apportées confortent l'idée que l'acide nucléique, du type désoxyribose, est l'élément fondamental du principe transformant des pneumocoques de type III.


CONCLUSION
The evidence presented supports the belief that a nucleic acid of the desoxyribose type is the fundamental unit of the transforming principle of Pneumococcus Type III.


Ce que l'on peut dire


Ce que l'on ne peut PAS dire


Un extrait purifié d'ADN d'une souche III a été inducteur, nécessairement en présence de sérum, d'une transformation (de type II-> III) dans une culture.

L'ADN étranger pénètre dans le pneumocoque

L'ADN étranger est utilisé pour synthétiser un type de polyosides différent de celui synthétisé par le pneumocoque transformé

L'ADN étranger ne provoque la transformation de pneumocoques que dans le type sérologique des cellules dont il provient

La transformation ne peut pas être induite par d'autres substances


Discussion

* On ne peut vraiment que faire confiance à des chimistes pour ce qui est de la rigueur des protocoles d'extraction et de dilution. Vous admirerez la prudence avec laquelle ils affirment que l'on a uniquement de l'ADN dans l'extrait de souches SIII

The data obtained by chemical, enzymatic, and serological analyses together with the results of preliminary studies by electrophoresis, ultracentrifugation, and ultraviolet spectroscopy indicate that, within the limits of the methods, the active fraction contains no demonstrable protein, unbound lipid, or serologically reactive polysaccharide and consists principally, if not solely, of a highly polymerized, viscous form of desoxyribonucleic acid.
Les résultats obtenus par les analyses chimiques, enzymatiques et sérologiques, conjointement aux résultats des études préliminaires par électrophorèse, ultracentrifugation et spectroscopie UV, indiquent, dans les limites des méthodes utilisées, que la fraction active ne contient aucune protéine détectable, ni lipide libre, ni polysaccharide sérologiquement actif et consiste principalement, si ce n'est seulement, en une forme visqueuse, hautement polymérisée, d'acide désoxyribonucléique.

* une souche R de type II (possédant donc un métabolisme particulier) a modifié son métabolisme (une de ses voies métaboliques que l'on sait maintenant former un réseau, très souvent redondant avec plusieurs voies pour des produits similaires...) sous l'action inductrice d'ADN. Qu'est-ce qui prouve que l'ADN est utilisé dans cette "nouvelle" voie métabolique ? Quelles sont les voies inductives du métabolisme ?

* sous quelle forme pénètre l'ADN? (pénètre-t-il même ?). Quel est le lien métabolique entre l'ADN et les polyosides de la capsule ? (quelles sont les enzymes qui interviennent ? Sont-elles différentes selon les polyosides capsulaires ?.... je précise que ces questions n'ont ACTUELLEMENT pas de réponse claire, voir ci-dessus les données actuelles).

* pourquoi n'a-t-on pas fait des réversions pour d'autres types sérologiques I -> III ou IV -> III et ainsi de suite avec d'autres ADN ?

* seules les souches révertantes SIII ont été recherchées. Des souches SII ont probablement été obtenues d'après le texte

The capacity of this R strain (R36A) to respond to a variety of different transforming agents is shown by the readiness with which it can be transformed to Types I, III, VI, or XIV, as well as to its original type (Type II), to which, as pointed out, it has never spontaneously reverted , p 140
La capacité de la souche R (R36A) à répondre à une gamme d'agents transformants variée est montrée par la facilité avec laquelle elle peut être transformée en types I, III, IV ou XIV, ainsi qu'à l'intérieur de son type original (II), alors qu'il faut noter qu'elle n'a jamais opéré de réversion spontanée vers ce type.


C'est en cela que le protocole n'est pas clair. On a systématiquement recherché les tubes où la transformation souhaitée avait eu lieu mais on n'a pas listé les autres transformations ni leurs conditions d'obtention. Cela provient probablement d'une certitude exprimée dans le paragraphe suivant:

The reversible conversion of S <=> R within the limits of a single type is quite different from the transformation of one specific type of Pneumococcus into another specific type through the R form. Transformation of types has never been observed to occur spontaneously and has been induced experimentally only by the special techniques outlined earlier in this paper. Under these conditions, the enzymatic synthesis of a chemically and immunologically difIerent capsular polysaccharide is specifically oriented and selectively determined by the specific type of S cells used as source of the transforming agent.
La conversion réversible entre S et R au sein d'un même type est nettement différente de la transformation d'un type spécifique de Pneumococcus en un autre type spécifique à travers la forme R. Le changement de type n'a jamais été observé comme se produisant spontanément (voir ci-dessous) et n'a été induit expérimentalement qu'à l'aide des techniques décrites auparavant dans cet article. Dans ces conditions, la synthèse enzymatique d'une capsule de polysaccharide chimiquement et immunologiquement différente est spécifiquement induite et sélectivement causée par le type sérologique particulier des cellules S utilisées comme source d'agents transformants.


MAIS Griffith
(voir-ci-dessus ) rapporte de très nombreuses transformations de type in vivo à moins que l'on puisse considérer que plusieurs souches coexistent chez un même malade et viennent successivement à devenir dominantes.


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3. Conclusion


Ces affirmations, peu fracassantes, sont très éloignées de ce que l'on peut trouver habituellement sur internet ou dans les encyclopédies. J'ai préféré présenter des affirmations neutres, qui me semblent exactes, car il est hors de question de traquer toutes les affirmations erronées. Ce travail est encore une fois, malgré ses évidentes limitations, la démonstration de l'intérêt de l'histoire des sciences.

Ce que l'on peut affirmer:

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Griffith (1922-1928) a exploré très scientifiquement et honnêtement la variabilité de la formation de la capsule protectrice des pneumocoques en culture et in vivo chez la souris. Parmi d'autres hypothèses et de très nombreux autres cas, il propose la présence d'un facteur chimique inducteur spécifique de certaines réversions (retour à la capacité à synthétiser une capsule après la perte de celle-ci) avec changement de type sérologique.

Parmi les nombreux physiciens et chimistes financés notamment par l'Institut Rockfeller aux États-Unis c'est l'équipe Avery, Mc Leod et Mc Carty (1944) qui réussit à sélectionner des réversions avec changement d'un type sérologique (II->III) en bouillon de culture (in vitro), en présence de fluide sérique humain, sous l'action d'un facteur inducteur qui est de l'ADN purifié le mieux possible.


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