Étude de l’efficacité de la vaccination à Salmonella Enteritidis chez la poule pondeuse et de la protection contre l’infection

Abstract

Les infections à Salmonella Enteritidis chez les humains sont associées à la consommation d’œufs ou d’ovoproduits contaminés. La vaccination est un outil utilisé pour diminuer les risques d’infection à SE chez la volaille, mais avec des résultats variables. Au Canada deux bactérines, MBL SE4C et Layermune, sont couramment utilisées pour lutter contre SE. Cependant, leur efficacité n’a pas été complètement déterminée chez les poules pondeuses plus âgées. Par ailleurs, la capacité de ces vaccins à prévenir la transmission verticale et horizontale n’a pas encore été étudiée. L’objectif principal de cette étude était d’évaluer l’effet des deux bactérines sur la réponse immunitaire chez les poules pondeuses, de vérifier la protection conférée par ces vaccins contre l’infection expérimentale à SE, et d’identifier des protéines immunogènes afin de développer un vaccin sous-unitaire. Les oiseaux ont été vaccinés avec deux protocoles d’immunisation en cours d’élevage (soit à 12 et 18, ou à 16 semaines d’âge). Le groupe contrôle a été injecté avec la solution saline. Les oiseaux ont été inoculés per os avec 2 x 109 CFU de la souche SE lysotype 4 à 55 ou à 65 semaines d’âge. Les anticorps (IgG et IgA) ont été mesurés à différents temps avec un ELISA maison en utilisant l’antigène entier de SE. La phagocytose, flambée oxydative, les populations des splénocytes B et T ont été analysées en utilisant la cytométrie en flux. Les signes cliniques, l’excrétion fécale, la contamination des jaunes d’œufs et l’invasion des salmonelles dans les organes ont été étudiés pour évaluer l’efficacité de protection. La transmission horizontale a aussi été étudiée en évaluant l’infection à SE chez les oiseaux mis en contact avec les oiseaux inoculés. Les protéines immunogènes ont été identifiées par SDS-PAGE et Western blot à l’aide d’antisérums prélevés suite à la vaccination et/ou à l’infection expérimentale/naturelle, puis caractérisées par la spectrométrie de masse. Le protocole de vaccination avec deux immunisations a généré un niveau élevé de séroconversion à partir de 3 jusqu’à 32-34 semaines post-vaccination par rapport à celui avec une seule immunisation (p < 0.02), mais il n’y avait plus de différence entre les groupes à 54 et 64 semaines d’âge. Il n’y a pas eu de corrélation entre les niveaux d’IgG et les taux d’isolement des salmonelles dans les organes et des jaunes d’œuf. La production des IgA n’a été observée que chez les oiseaux vaccinés avec 2 injections de MBL SE4C (p ≤ 0.04). Après l’infection expérimentale, la production des IgA a été significativement plus élevée aux jours 1 et 7 p.i dans l’oviducte des oiseaux vaccinés (sauf pour le groupe vacciné avec 2 injections de Layermune) par comparaison avec le groupe contrôle (p ≤ 0.03). Seule la bactérine MBL SE4C a eu un effet protecteur contre la contamination des jaunes d’œuf chez les oiseaux infectés. Ce vaccin réduit partiellement en utilisant deux immunisations, le taux d’excrétion fécale des salmonelles chez les oiseaux inoculés et les oiseaux horizontalement infectés (p ≤ 0.02). Cinq des protéines identifiées par la spectrométrie de masse sont considérées comme des protéines potentiellement candidates pour une étude plus approfondie de leur immonogénicité: Lipoamide dehydrogenase, Enolase (2-phosphoglycerate dehydratase) (2-phospho-D-glycerate hydro-lyase), Elongation factor Tu (EF-Tu), Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) et DNA protection during starvation protein. En général, les bactérines ont induit une immunité humorale (IgG et IgA) chez les poules pondeuses. Cette réponse immunitaire a protégé partiellement les oiseaux quant à l’élimination des salmonelles, la contamination des jaunes d’œuf, ainsi que la transmission horizontale. Dans cette étude, la bactérine MBL SE4C (avec deux immunisations) s’est montrée plus efficace pour protéger les oiseaux que la bactérine Layermune. Nos résultats apportent des informations objectives et complémentaires sur le potentiel de deux bactérines pour lutter contre SE chez les poules pondeuses. Étant donné la protection partielle obtenue en utilisant ces vaccins, l’identification des antigènes immunogènes a permis de sélectionner des protéines spécifiques pour l’élaboration éventuelle d’un vaccin plus efficace contre SE chez les volailles.

Contaminated eggs and egg products have been associated with outbreaks of human Salmonella Enteritidis (SE) infections. Killed bacteria (bacterins) have been used to control Salmonella infections in poultry but variation in the conferred protection has been observed. In Canada the bacterins MBL SE4C and Layermune are currently used to control SE. However, their efficacy in protecting older layers has not been fully determined. Furthermore, the capacity of these bacterins to prevent vertical and horizontal transmissions has not yet been investigated. The main objectives of this study were to evaluate the effect of two available commercial bacterins on the immune response of laying hens, to verify the protection conferred by these vaccines against SE challenge and to identify immunogenic proteins to develop an oral subunit vaccine. Laying hens were vaccinated with two immunization schedules prior to the lay cycle (either at 12 and 18, or 16 weeks of age). The control group was injected with a saline solution. Laying hens were later inoculated per os with 2 x 109 CFU of SE PT4 strain either at 55 or 65 weeks of age. Serum IgG and mucosal IgA antibodies were measured with an in-house SE whole cell antigen ELISA. The phagocytosis, oxidative burst, splenic T and B cells populations were analyzed using flow cytometry. Clinical signs, fecal shedding, egg yolks contamination and organ invasion by SE were assessed to evaluate vaccine protection. Potential horizontal transmission from inoculated laying hens to non-inoculated laying hens, housed in the same isolator unit, was also evaluated. Immunogenic proteins were identified by SDS-PAGE and Western blot with sampled antisera during vaccination and/or infection of poultry with SE and then subjected to mass spectrometry. The vaccination protocol with two immunizations showed a higher seroconversion level than the single vaccination at 3 until 32-34 weeks post vaccination (p < 0.02) but no difference before challenge (54 and 64 old weeks). There was no relationship between high IgG level and SE isolation rates in organs and egg yolks. Only the MBL SE4C vaccine elicited IgA antibody production at 3 weeks post vaccination in both immunization protocols (p ≤ 0.04). Significant higher mucosal IgA levels were observed at day 1 and 7 post challenge in oviduct of vaccinated birds (except for the twice vaccinated Layermune group) compared to the control group (p ≤ 0.03). Humoral efficacy to protect from SE contamination of egg yolk was only observed in MBL SE4C vaccinated group and only this bacterin administered twice reduced SE shedding rate in inoculated birds and their exposed cagemates (p ≤ 0.02). A set of 5 proteins were considered as putative protein candidates to further detailed study on their immunogenicity: Lipoamide dehydrogenase; Enolase (2-phosphoglycerate dehydratase) (2-phospho-D-glycerate hydro-lyase); Elongation factor Tu (EF-Tu); Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase (GAPDH) and DNA protection during starvation protein. Overall, the commercial bacterins induced humoral immunity (IgG and IgA antibodies) in laying hens. This immune response partially protected for SE clearance, egg yolks contamination as well as horizontal transmission. In this study, MBL SE4C bacterin appeared to be more efficient in comparison to Layermune for protection of hens with a vaccination protocol comprising two immunizations. Our results provide additional and objective information on the potential of these vaccines for the control of SE in laying hens. Considering the partial protection achieved with the use of these bacterins, the identification of immunogenic antigens could help in the selection of specific proteins to elaborate a more efficient vaccine against SE in poultry.