Jules Bordet: La scienza dietro la fissazione del complemento e i meccanismi immunitari (1919)

Carta Informativa Nobel

• Anno del premio: 1919
• Settore: Fisiologia o Medicina
• Motivazione del premio: Per le sue scoperte riguardanti l'immunità.
• Nascita: 13 giugno 1870, Soignies, Belgio
• Morte: 6 aprile 1961, Bruxelles, Belgio
• Nazionalità: Belga
• Istituzione: Istituto Pasteur di Bruxelles

Vita e Istruzione

Jules Jean Baptiste Vincent Bordet nacque il 13 giugno 1870 a Soignies, in Belgio. Suo padre, Charles-Henri Bordet, era un insegnante di scuola. Sua madre, Célestine Vandenabeele, proveniva da una famiglia umile. Il giovane Jules, quando si trasferì a Bruxelles con la sua famiglia, fu ispirato dall'atmosfera intellettuale vibrante della città. Bordet completò la sua istruzione secondaria presso l'Athénée Royal di Bruxelles, mostrando fin da giovane un forte interesse per le scienze naturali.

Nel 1886, Bordet si iscrisse alla Facoltà di Medicina dell'Università Libera di Bruxelles (Université Libre de Bruxelles), dove sviluppò un particolare interesse per la microbiologia e l'immunologia durante i suoi studi medici. Ottenne la laurea in medicina a soli ventidue anni nel 1892. Con una borsa di studio del governo belga, si recò all'Istituto Pasteur di Parigi, dove entrò nel laboratorio di Ilya Mechnikov. In quel periodo, Mechnikov stava lavorando intensamente sulla teoria della fagocitosi, che ebbe un ruolo cruciale nella formazione scientifica di Bordet.

Durante i suoi sette anni all'Istituto Pasteur (1894-1901), Bordet fece le sue scoperte più significative nel campo dell'immunologia. Questo periodo a Parigi fu cruciale per la formazione della sua identità scientifica. Sebbene fosse influenzato dall'approccio dell'immunità cellulare di Mechnikov, Bordet concentrò le sue ricerche sui meccanismi immunitari umorali (liquidi). Questa scelta posiziona Bordet in una posizione unica tra la scuola tedesca di Ehrlich e quella francese di Mechnikov.

Nel 1901, Bordet tornò a Bruxelles e fu nominato direttore del neonato Istituto Pasteur nella provincia del Brabante. Questo istituto divenne il fulcro delle attività scientifiche di Bordet per il resto della sua vita. Sotto la sua direzione, l'Istituto Pasteur di Bruxelles acquisì un riconoscimento internazionale come centro di ricerca leader. Nel 1907, iniziò anche ad insegnare batteriologia come professore all'Università Libera di Bruxelles.

La vita privata di Bordet era in armonia con la sua carriera scientifica. Sposò Marthe Levoz nel 1899 e da questo matrimonio ebbe un figlio e due figlie. Suo figlio Paul Bordet divenne anch'egli microbiologo. Bordet era umile, calmo e diligente; condusse una vita dedicata interamente alla scienza, lontana dai riflettori.

Lavoro scientifico

La carriera scientifica di Bordet si concentrò sull'approfondimento dei meccanismi attraverso i quali i sieri sanguigni eliminano i batteri. Negli anni '90 dell'Ottocento, l'immunologia fu scossa da intensi dibattiti tra le scuole della immunità cellulare (Mechnikov) e umorale (Ehrlich). Bordet diede significativi contributi a questo dibattito attraverso studi sperimentali sui meccanismi dell'immunità umorale.

Nel 1895, Bordet scoprì che la batteriolisi del siero avviene attraverso la collaborazione di due fattori separati. La capacità del siero immunitario (siero di animali sensibilizzati) di eliminare i batteri fu dimostrata essere possibile non solo con un componente termoresistente (anticorpo/sensibilizzatore), ma anche con un componente termosensibile (alechina/complemento) insieme. Quando il siero veniva riscaldato a 56 gradi Celsius, la sua attività battericida andava persa; tuttavia, quando veniva aggiunto del siero normale fresco, questa attività veniva recuperata. Questa scoperta dimostrò che la batteriolisi richiede un sistema a due componenti.

Bordet chiamò il componente termolabile alessina (in seguito ribattezzato complemento da Ehrlich). L'alessina era un fattore non specifico presente in tutti i sieri normali. L'anticorpo, d'altra parte, era un fattore specifico prodotto come risultato della risposta immunitaria. La batteriolisi seguiva un meccanismo in cui l'anticorpo si legava al batterio e il complemento si attaccava quindi a questo complesso anticorpo-batterio, provocando la lisi cellulare.

Nel 1898, Bordet scoprì che l'emolisi (la distruzione dei globuli rossi) condivideva lo stesso meccanismo della batteriolisi. Quando venivano iniettate cellule rosse del sangue estranee in un animale, si osservava la formazione di anticorpi (emolisine) nel suo siero per distruggere quelle cellule. Come la batteriolisi, l'emolisi richiedeva sia la presenza di un anticorpo che di un complemento. Questa osservazione evidenziò l'universalità dei meccanismi immunitari.

La Scoperta che ha Portato al Premio Nobel

La scoperta più significativa di Bordet fu il test di fissazione del complemento che sviluppò insieme al suo collega Octave Gengou nel 1901. Questo test permise di rilevare indirettamente la reazione anticorpo-antigene attraverso un metodo sierologico e rivoluzionò la diagnosi di laboratorio delle malattie infettive.

Il principio alla base del test di fissazione del complemento era il seguente: quando un anticorpo e un antigene si univano, il complemento si legava a questo complesso (si fissava). Se la fissazione del complemento fosse avvenuta, non ci sarebbe stato complemento libero nell'ambiente. Questa situazione poteva essere rilevata utilizzando un sistema indicatore. Bordet e Gengou utilizzarono globuli rossi di pecora sensibilizzati come indicatori: se il complemento libero era presente, si verificava l'emolisi (controllo positivo), mentre se il complemento era fissato, l'emolisi non si verificava (risultato negativo). L'assenza di emolisi indicava che la desiderata reazione anticorpo-antigene aveva avuto luogo.

Questo era uno strumento diagnostico estremamente sensibile e versatile. Nel 1906 August von Wassermann applicò il principio di Bordet-Gengou alla diagnosi della sifilide e sviluppò il test di Wassermann. Questo test divenne il primo metodo diagnostico sierologico affidabile per la sifilide e rimase un test diagnostico standard per gran parte del XX secolo. Il principio della fissazione del complemento fu successivamente applicato anche alla diagnosi sierologica di molte altre malattie infettive.

Un'altra significativa contribuzione di Bordet fu l'isolamento del bacillo della tosse convulsa (Bordetella pertussis). Nel 1906, identificò l'agente causativo della tosse convulsa insieme a Gengou e riuscì a coltivarne con successo una cultura su un terreno speciale (agar Bordet-Gengou). Questa scoperta gettò le basi per lo sviluppo del vaccino contro la tosse convulsa. Il bacillo della tosse convulsa è attualmente classificato all'interno del genere Bordetella e il suo nome tassonomico è stato intitolato a Bordet.

Bordet studiò anche le reazioni di agglutinazione (coagulacióne) e precipitazione in dettaglio. Descrive i meccanismi di queste reazioni sierologiche e sviluppa le loro applicazioni diagnostiche. Lavorò anche sulla sierologia dei gruppi sanguigni e contribuì alla sicurezza delle trasfusioni.

Durante la Prima Guerra Mondiale, Bordet fu costretto a rimanere nel Belgio occupato. Le opportunità di ricerca erano gravemente limitate durante questo periodo, ma continuò il suo lavoro scientifico per quanto possibile. Dopo la guerra, rientrò nella comunità scientifica internazionale e fu nominato per il Premio Nobel.

Il Premio e le sue Conseguenze

Nel 1919, il Premio Nobel per la Fisiologia o la Medicina fu assegnato a Jules Bordet per le sue scoperte nel campo dell'immunità. Tuttavia, a causa del rinvio della cerimonia di premiazione a causa della Prima Guerra Mondiale, Bordet ricevette il premio durante la cerimonia del 1920 a Stoccolma. Nella sua lezione Nobel, spiegò il processo di fissazione del complemento e le applicazioni dei meccanismi immunitari nella diagnosi sierologica.

Dopo aver ricevuto il Premio Nobel, Bordet continuò il suo lavoro all'Istituto Pasteur di Bruxelles. Condusse ricerche sui batteriofagi (virus che infettano i batteri) e studiò i meccanismi della lisogenesi dei batteriofagi. Questi studi contribuirono allo sviluppo dei campi della virologia e della biologia molecolare. Inoltre, condusse ricerche sui meccanismi della coagulazione del sangue.

Riconosciuto a livello internazionale nella comunità scientifica, Bordet ricevette lauree honoris causa e titoli di membro da numerosi paesi. Diresse l'Istituto Pasteur di Bruxelles fino al 1940. Nonostante la sua avanzata età durante la Seconda Guerra Mondiale, rimase in Belgio e cercò di proseguire le attività dell'istituto.

Jules Bordet morì a Bruxelles il 6 aprile 1961 all'età di novant'anni. Dopo una lunga e prolifica vita, entrò nella storia come uno dei fondatori dei campi dell'immunologia e della sierologia.

Eredità e Impatto Oggi

Il lascito scientifico di Jules Bordet continua a vivere nelle fondamenta dell'immunologia moderna e della microbiologia clinica. Il sistema del complemento è considerato uno dei componenti più importanti dell'immunità innata. I percorsi classici, alternativi e delle lectine del complemento svolgono ruoli critici nella difesa contro le infezioni, l'infiammazione e il danno tissutale. La relazione tra le carenze del complemento e le malattie autoimmuni e le infezioni ricorrenti è un importante argomento di ricerca attuale.

Il test di fissazione del complemento è stato lo strumento principale per la diagnosi sierologica per gran parte del XX secolo. È stato utilizzato per diagnosticare la sifilide, l'influenza, il morbillo e molte altre malattie infettive. Sebbene i moderni metodi diagnostici (ELISA, PCR, test rapidi per gli antigeni) abbiano ampiamente sostituito il test di fissazione del complemento, il principio di interazione anticorpo-antigene di Bordet rimane alla base di tutti i metodi diagnostici sierologici.

L'isolamento della Bordetella pertussis ha portato allo sviluppo di vaccini contro la tosse convulsa. Oggi, il vaccino DTaP (difterite-tetano-pertosse) è uno dei componenti fondamentali dei programmi di vaccinazione infantile in tutto il mondo. La tosse convulsa è stata per lo più contenuta nei paesi sviluppati grazie ai programmi di vaccinazione.

Le terapie mirate ai complementi sono uno dei settori emergenti della medicina moderna. Farmaci come l'eculizumab, un anticorpo monoclonale anti-complemento, vengono utilizzati per trattare la porpora trombocitopenica immune e la sindrome emolitico-uremica atipica.

Fatti meno noti

• Sebbene Bordet lavorasse nel laboratorio di Mechnikov all'Istituto Pasteur, orientò le sue ricerche verso l'immunità umorale. Questo dimostra che seguì un percorso indipendente dall'approccio di Mechnikov all'immunità cellulare.
• Il principio di fissazione del complemento di Bordet fu adattato da Wassermann per la diagnosi della sifilide e divenne uno dei test sierologici più utilizzati nel XX secolo.
• Il bacillo della tosse convulsa è classificato nel genere Bordetella in onore di Bordet - un esempio di come il nome di uno scienziato venga immortalato nella tassonomia microbiologica.
• Bordet ricevette il suo Premio Nobel un anno dopo a causa della Prima Guerra Mondiale. Aveva trascorso gli anni di guerra nel Belgio occupato dai tedeschi.
• Bordet visse fino a novant'anni, diventando uno dei premi Nobel per la Medicina più longevi. Continuò a interessarsi attivamente alle questioni scientifiche quasi fino alla fine della sua vita.
• Ci fu un dibattito tra Bordet ed Ehrlich sulla terminologia del complemento. Bordet preferiva il termine "alexin", mentre Ehrlich proponeva "complemento"; alla fine fu il termine di Ehrlich a prevalere.
• Anche il figlio di Bordet, Paul Bordet, lavorò come microbiologo e prestò servizio all'Istituto Pasteur di Bruxelles fondato da suo padre.