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Current status of fractionated plasma products


Hématologie. Volume 14, Number 1, 36-47, janvier-février 2008, Revue

DOI : 10.1684/hma.2008.0200

Résumé   Summary  

Author(s) : Thierry Burnouf , Human Plasma Product Services (HPPS), 18 rue Saint-Jacques, 59800 Lille.

Summary : A range of about 20 medicinal protein products can be extracted from human plasma. Among those are various coagulation factor concentrates, such as factor VIII, and immunoglobulins preparations that are essential as replacement therapy of bleeding and immunological disorders. These products are obtained by the industrial fractionation process of batches of several thousands liters of plasma. The current plasma fractionation technology combines the traditional cold ethanol precipitation process with more specific chromatographic methods. The purity and quality profile of these products has improved dramatically in the last few years. Due to their human origin, these products can potentially transmit pathogenic agents. However, the margin of safety against the risk of viral transmission has improved in the last 15 years thanks to (a) the use of efficient industrial viral inactivation and removal procedures, (b) the increasingly refined viral screening tests performed of the plasma raw material, most specifically by nucleic acid testing, and (c) the increasingly selective criteria prevailing for donor screening. There has been no transmission of AIDS, hepatitis B, nor hepatitis C by licensed plasma products in the last 15 years. Recently, four cases of transmission of variant Creutzfeldt-Jakob disease (vCJD) have been identified and ascribed to the infusion of non leucoreduced red blood cell concentrates from donors who subsequently developed the disease. However, to date, no case of transmission of prions by plasma products have been observed, possibly because, as demonstrated by experimental validation studies, several fractionation steps have the capacity to remove the presumably low infectivity present in the plasma. Therefore, the risk of transmission of vCJD by human plasma products appears very remote, but caution should prevail since the biochemical nature of the infectious agent in human blood is still unknown. Under current regulations, licensed fractionated plasma products are among the safest therapeutic biological products available. Still, constant vigilance against emerging human pathogenic agents is in place.

Keywords : plasma products, blood, virus, inactivation, prion

Pictures

ARTICLE

Auteur(s) : Thierry Burnouf

Human Plasma Product Services (HPPS), 18 rue Saint-Jacques, 59800 Lille

Le plasma humain contient un nombre important de protéines qui se révèlent essentielles à la régulation et à l’équilibre des processus physiologiques de l’organisme. La fonction de certaines de ces protéines est apparue clairement quand un lien de cause à effet a été établi entre l’existence d’un déficit congénital ou acquis et la survenue d’une pathologie. Parmi les plusieurs centaines de protéines identifiées dans le plasma, plus d’une vingtaine sont aujourd’hui extraites industriellement et utilisées comme médicament, en particulier à titre de thérapeutique substitutive consistant à restaurer chez le malade un taux circulant plasmatique normal. La figure 1 est une représentation de la composition protéique du plasma humain ; elle illustre la diversité tant qualitative que quantitative du plasma, mais aussi le défi technologique présenté par l’extraction de certaines de ces protéines présentes à l’état de traces.

Au fil des 15 dernières années, le fractionnement plasmatique a poursuivi sa mutation et son évolution, tout particulièrement pour assurer au mieux la sécurité virale et, plus globalement, la qualité des produits [1]. Aujourd’hui, il s’inscrit, sans conteste, parmi les disciplines les plus avancées et les plus exigeantes de l’industrie biopharmaceutique. Cet article fait le point sur le mode de production et sur les caractéristiques de ces produits essentiels, de même que sur l’état des connaissances et sur les progrès accomplis dans la maîtrise des risques de transmission de virus et de prions.

Fractionnement plasmatique

Situation mondiale

Le processus industriel complexe permettant l’extraction des produits plasmatiques est appelé « fractionnement plasmatique ». Le volume de plasma fractionné se monte à environ 25 millions de litres à l’échelle mondiale, dont environ 600 000 litres en France. Les phases d’extraction des protéines sont réalisées à grande échelle dans des usines de haute technologie dénommées « centres de fractionnement ». On dénombre environ 70 centres dans le monde, dont 3 en France, 2 d’entre eux étant localisés aux Ulis et à Lille et regroupés au sein du Laboratoire français du fractionnement et des biotechnologies (LFB).

La plupart des centres de fractionnement se trouvent dans des pays industrialisés ou émergents [2]. Dans l’Union européenne, on trouve des centres de fractionnement en Allemagne, en Angleterre, en Autriche, en Belgique, en Espagne, en Hollande, en Hongrie, en Italie, et en Suède. Ailleurs, des centres de fractionnement existent en Australie, en Chine, aux Etats-Unis, au Japon, et en Suisse. Le Brésil, l’Iran, la Russie et l’Inde envisagent la construction d’un centre de fractionnement afin de subvenir au moins partiellement à leurs besoins en produits plasmatiques. L’insuffisance de production et le coût conduisent à une disparité marquée dans l’usage clinique de ces produits entre le monde industrialisé et les pays en voie de développement.

Collecte du plasma pour fractionnement

Le plasma pour fractionnement peut être préparé soit à partir de dons de sang total (cas majoritaire en France), soit à partir de dons de plasma par aphérèse (procédure utilisée majoritairement aux Etats-Unis pour la collecte auprès de donneurs rémunérés). Dans le cas d’une collecte de sang total, le don doit subir une ou plusieurs étapes de centrifugation afin de séparer le plasma des composants cellulaires (tout particulièrement les globules rouges). Les centres de collecte sont soit sous le contrôle direct des fractionneurs (c’est le cas par exemple de centres de plasmaphérèse localisés aux Etats-Unis), soit d’établissements de transfusion (comme en France) qui ont des contrats de fourniture de plasma avec le fractionneur. Dans tous les cas de figure, la collecte et la préparation du plasma pour fractionnement font l’objet d’un cadre réglementaire très strict, sous le contrôle des autorités nationales de santé. Des critères particuliers sont appliqués pour la préparation de plasmas « spécifiques » (hyper-immuns) renfermant un titre élevé en anticorps neutralisants dirigés contre des antigènes sanguins (facteur rhésus ou antigène D) ou des agents infectieux (par exemple le virus de l’hépatite B) [3]. Le plasma pour fractionnement doit de préférence être congelé rapidement (dans la pratique, généralement à - 30 °C) dans les 24 heures, et mieux dans les 8 heures après la collecte afin de bien préserver les facteurs de la coagulation, dont le facteur VIII. La chaîne du froid, en particulier lors du transport chez le fractionneur, doit être assurée.

Technologies de fractionnement

La méthodologie de fractionnement utilisée de nos jours s’inspire encore beaucoup du procédé historique débutant par la cryoprécipitation, qui est une décongélation du plasma à basse température pour isoler le cryoprécipité enrichi en facteur VIII, en facteur Willebrand et en fibrinogène. Les protéines de la fraction surnageante (surnageant de cryoprécipité) sont séparées par précipitations séquentielles en présence d’éthanol, tel que mis au point par les équipe de Cohn [4], puis de Kistler and Nitschman [5]. Le degré de complexité des procédés de fractionnement s’est accru au fur et à mesure que de nouveaux produits ont été développés à partir des différentes fractions issues de cette méthodologie de base. Le fractionnement plasmatique moderne s’est donc adjoint des procédés de purification chromatographiques qui permettent l’isolement de nouveaux produits (facteurs de coagulation, anticoagulants, inhibiteurs de protéase) à des niveaux de pureté élevés.

Dans la pratique, le fractionnement plasmatique s’opère généralement de la manière suivante. La taille des lots de fractionnement est de l’ordre de 2 000 à 4 000 L, soit environ 10 000 dons. Les poches de plasma congelé sont découpées dans des conditions hygiéniques strictes. Les plasmas sont mélangés pour l’étape de cryoprécipitation industrielle réalisée à 1- 4 °C. Le cryoprécipité est recueilli et généralement recongelé en attente de transformation ultérieure. Le surnageant de cryoprécipité est traité immédiatement par chromatographie d’échange d’anions pour l’extraction des composants du complexe prothrombique (les facteurs de la coagulation vitamino-K dépendants II, VII, IX, et X, de même que les protéines anticoagulantes C et S). La fraction plasmatique non adsorbée peut être soumise à une chromatographie d’affinité sur gel d’héparine immobilisée pour fixer l’antithrombine ou sur un échangeur d’anions pour la capture d’une fraction enrichie en inhibiteur de la C1-estérase (C1-inhibiteur). Le plasma non adsorbé est ensuite soumis aux étapes de fractionnement à l’éthanol à des concentrations comprises entre 8 et 40 % et dans des conditions de pH, de température et d’osmolalité définies. Les précipités obtenus sont séparés, par centrifugation ou filtration, et permettent l’isolement de fractions enrichies en fibrinogène, en immunoglobulines G, en alpha-1 antitrypsine ou en albumine. Selon les procédés, ces fractions sont purifiées par des étapes complémentaires de précipitation éthanoliques ou par chromatographie. Un exemple de procédé de fractionnement est reproduit en figure 2.

Sécurisation virale

Agents pathogènes

Divers agents infectieux pathogènes peuvent être présents dans le sang [3, 6, 7]. Les agents bactériens et parasitaires, de même que les virus strictement intracellulaires, ne créent pas de risque infectieux pour les produits plasmatiques, en particulier du fait de leur destruction lors de la congélation du plasma et de leur élimination par les nombreuses étapes de filtration (jusqu’à 0,2 μm) réalisées au cours de fractionnement. Le cas spécifique des prions est abordé plus loin.

Les caractéristiques des virus pathogènes transmissibles par les produits sanguins et les médicaments dérivés du plasma sont rappelées dans le tableau 1. Les virus les plus pathogènes transmissibles par les produits plasmatiques (en l’absence de traitements d’inactivation virale) sont le virus de l’immunodéficience acquise (VIH) et les virus des hépatites B et C, tous munis d’une enveloppe lipidique. Les virus de l’hépatite A et le parvovirus B19, non enveloppés, peuvent aussi être transmis par certains produits (en particulier les fractions coagulantes) [1, 8]. Divers virus émergents enveloppés (dont le virus du Nil Occidental) peuvent être présents dans le plasma, mais les procédures actuelles de fabrication des médicaments dérivés du sang (en particulier les traitements de réduction virale) paraissent éviter les risques de transmission [9]. Les virus leucotropes, notamment des virus de la famille des Herpesviridae (cytomégalovirus, virus d’Epstein Barr [EBV], virus herpès humain 8 [VHH-8]) et le virus HTLV (Human T cell Leukemia/lymphoma Virus) sont transmissibles par les produits labiles cellulaires, mais non par les produits plasmatiques.

Une panoplie de moyens, résumée dans le tableau 2 et développée ci-dessous, a été mise en place pour assurer un degré maximum de sécurité virale des médicaments dérivés du sang. Celle-ci s’articule à trois niveaux :

  • réduction maximale de la charge virale dans le lot de plasma pour fractionnement par des procédures de sélection des donneurs et de collecte rigoureuses, le dépistage de chaque don de sang ou de plasma, et le dépistage de marqueurs viraux dans les lots de plasma pour fractionnement ;
  • procédures d’inactivation et de réduction virales durant le fractionnement [1, 7] ;
  • application des principes des bonnes pratiques de fabrication à tous les stades de la production et mise en place des exigences réglementaires.


Tableau 1 Caractéristiques et risques de transmission avérés (en l’absence de traitements d’inactivation virale) de virus potentiellement présents dans le sang humain

Virus

Famille

Génome

Enveloppe

Taille (nm)

Risques de transmission théorique

  • Produits cellulaires
  • non viro-inactivés


  • Plasma pour transfusion
  • non viro-inactivé


Médicaments dérivés du plasma1

Epstein-Barr

Herpès

ADN db

E

120-220

+

-

-

Cytomegalo

Herpès

ADN db

E

180-200

+

-

-

Herpès humain 8

Herpès

ADN db

E

120-200

+

-

-

Immunodéficience humaine

Rétro

ARN sb

E

80-100

+

+

(+)

Human T cell Leukemia I & II

Rétro

ARN sb

E

80-100

+

-

-

Simian foamy

Rétro

ARN sb

E

80-100

?

?

(-)

SRAS

Corona

ARN sb

E

60-220

-

?

(-)

Nil occidental

Flavi

ARN sb

E

40-60

+

?

(-)

Hépatite G

Flavi

ARN sb

E

40-60

+

+

(+)

Hépatite C

Flavi

ARN sb

E

40-50

+

+

(+)

Dengue

Flavi

ARN sb

E

40-50

+

?

(-)

TT

Circo

ADN sb

E

30-50

+

+

(+)

Hépatite B

Hépadna

ADN db

E

40-48

+

+

(+)

Hépatite E

Hépe

ARN sb

NE

35-39

+

+

(+)

Hépatite Delta

Delta

ARN sb

E

36

+

+

(+)

Hépatite A

Picorna

ARN sb

NE

27-32

+

+

(+)

Parvovirus B19

Parvo

ADN sb

NE

18-26

+

+

(+)

1La mise en place depuis près de 20 ans de traitements industriels de réduction virale a évité les risques de transmission de nombreux virus émergents par les médicaments du sang.



Tableau 2 Mesures de prévention des principaux risques viraux associés aux médicaments dérivés du sang

Virus

Etablissement de transfusion

Centre de fractionnement

Sélection des donneurs

Dépistage des dons1

Contrôle des lots de plasma2

Etapes d’inactivation virale3

Elimination virale par nanofiltration4

VIH 1 et 2

+

+

+

+

+

VHB

+

+

+

+

+

VHC

+

+

+

+

+

Parvovirus B9

-

-

+

(+)

+

VHA

-

-

+

(+)

+

1Recherche des marqueurs sérologiques (et, de plus en plus fréquemment, de marqueurs génomiques) sur les dons unitaires.

2Recherche des marqueurs sérologiques (anti-VIH 1 et 2, antigène HBs, anti-VHC) et génomiques (VIH 1 et 2, VHB, VHC, parvovirus B19, et VHA) sur des prémélanges (« mini-pools ») de plasma et sur le lot industriel pour fractionnement.

3Le plus souvent par traitement solvant-détergent (facteurs de la coagulation, immunoglobulines), pasteurisation (albumine) et pH acide (immunoglobulines) ; ces traitements sont particulièrement efficaces contre les virus enveloppés.

4Membranes filtrantes de 35, 20 ou 15 nm.

Sélection des donneurs

Pour des questions de sécurité et de traçabilité, les exigences réglementaires relatives à la fabrication des médicaments dérivés du sang s’opèrent dès le stade de la collecte. Comme publié récemment par l’OMS [3], les normes de sélection et de production du plasma destiné au fractionnement peuvent se différencier de celles requises pour le plasma frais congelé (destiné à la transfusion) et doivent répondre aux exigences des bonnes pratiques de fabrication.

L’aptitude au don de sang ou de plasma pour le fractionnement est définie selon des critères très réglementés qui intègrent l’information et la responsabilisation des candidats donneurs, la signature d’un questionnaire confidentiel expliquant les facteurs de risque, l’entretien avec un médecin, et l’analyse de l’historique des dons antérieurs. Ce processus vise à exclure du don de sang ou de plasma des personnes qui présenteraient des risques de maladies. Les critères d’exclusion des donneurs sont actualisés au fur et à mesure de l’évolution de la connaissance, en particulier vis-à-vis des risques infectieux spécifiquement associés au plasma.

La nécessité réglementaire du don bénévole en France constitue un prérequis intangible et explique, sauf besoin thérapeutique justifié, le non-accès au marché national d’autres médicaments dérivés du sang préparés à partir de plasma de donneurs rémunérés.

Dépistages sérologiques

En conformité avec les recommandations applicables à l’échelle internationale [3] sous la responsabilité des autorités réglementaires locales, chaque unité de plasma destinée au fractionnement doit être négative vis-à-vis des marqueurs suivants : anti-VIH 1 et 2, anti-VHC, et antigène HBs. Les trousses de dépistage utilisées pour la recherche de ces marqueurs doivent être homologuées par l’autorité sanitaire de référence et approuvées par le fractionneur. Toute unité positive pour l’un de ces marqueurs doit être détruite. Il faut noter que la recherche de l’anti-HTLV n’est pas requise pour le plasma de fractionnement du fait de l’absence de risque d’infectiosité des produits plasmatiques vis-à-vis de ce virus. Par ailleurs, il est possible d’utiliser pour le fractionnement une unité de plasma réactive vis-à-vis des anticorps anti-HBc pour peu qu’elle soit également négative pour l’antigène HBs et que le titre en anticorps anti-HBs soit suffisamment élevé [3]. Le bien-fondé de cette disposition est d’éviter l’élimination d’unités plasmatiques riches en anticorps neutralisant du virus de l’hépatite B et à ce titre bénéfiques à la sécurité des produits fractionnés.

Malgré la sensibilité des trousses de dépistage viral, il n’en demeure pas moins un risque résiduel mineur d’introduction d’un don contaminé dans le mélange plasmatique. Ce risque résiduel est lié à 4 facteurs [10] : l’erreur technique, un don provenant d’un sujet très récemment infecté (« fenêtre silencieuse »), un don infectieux séronégatif chez un porteur chronique, et plus rarement, un variant viral non reconnu par certains réactifs.

Dépistage génomique viral

Le dépistage génomique viral (DGV) vis-à-vis de virus tels que le VIH, le VHB, et le VHC, est mis en place dans plusieurs pays, dont la France, dans le cadre de la qualification biologique des dons de sang total. Des DGV complémentaires peuvent aussi être réalisés par les fractionneurs afin d’éliminer avant l’étape de mélange industrielle des unités de plasma pour fractionnement d’éventuels dons infectieux. Cette mesure vise donc avant tout à éviter le fractionnement de dons en phase présérologique prélevés chez des personnes récemment infectées par les virus VIH, VHB ou VHC. De plus, la plupart des fractionneurs réalisent des tests DGV de recherche du VHA et du parvovirus B19 qui ne sont pas détectés en amont sur les dons individuels [11]. Dans la plupart des cas de figure, ces tests sont faits sur des prémélanges plasmatiques (« mini-pools ») qui miment le mélange industriel prévisionnel. En cas de réactivité du test, le don positif est recherché et éliminé, évitant ainsi son intégration dans le mélange plasmatique industriel.

Contrôles des lots de plasma industriel

Les lots de plasma sont eux-mêmes contrôlés lors des premières étapes de fabrication (contrôle du surnageant de cryoprécipité) afin de confirmer l’absence des marqueurs sérologiques et/ou génomiques vis-à-vis des virus VIH, VHB, VHC, VHA, et parvovirus B19. En cas de positivité vis-à-vis de l’un de ces marqueurs, le lot de plasma serait détruit.

Procédés de réduction virale

L’ensemble des mesures sécuritaires décrites ci-dessus vise à réduire le risque d’introduction d’un don contaminé par des virus connus et ainsi à en réduire la charge infectieuse dans le plasma de départ. Par ailleurs, il est concevable que des dons contaminés par des virus émergents puissent être intégrés dans le lot de plasma pour fractionnement. Ces faits donnent toute leur importance aux procédés d’inactivation et d’élimination virale mis en place lors des étapes de fractionnement. Ces procédés se sont révélés essentiels pour éliminer les risques de transmission de VIH, VHB et VHC, ainsi que pour prévenir la transmission de virus émergents comme le virus du Nil Occidental [9, 12]. La complémentarité existante entre les tests DGV et les méthodes de réduction virale est mise en évidence en particulier dans la réduction des risques de transmission des virus non enveloppés résistants comme le parvovirus B19 [13].

Tout produit plasmatique doit être soumis à au moins un traitement efficace et validé dans sa capacité d’inactivation (destruction) des virus. Dans la pratique, et en accord avec les recommandations des autorités réglementaires, la plupart des produits plasmatiques sont soumis à deux traitements sélectifs validés [14] permettant l’inactivation et/ou l’élimination des virus. Le traitement princeps, souvent un procédé chimique (solvant-détergent ou SD) ou thermique (pasteurisation), a généralement pour fonction d’assurer l’inactivation des virus les plus pathogènes (VIH, VHB, et VHC), tandis que le second (chauffage à sec, nanofiltration) vise l’inactivation ou l’élimination des virus non enveloppés (VHA et parvovirus B19). La gamme des méthodes d’inactivation virale a relativement peu évolué depuis notre revue précédente à laquelle les lecteurs peuvent se référer [1]. Les caractéristiques de ces traitements peuvent aussi être trouvées ailleurs [7, 15]. Les procédés de nanofiltration sur des membranes de 15 à 75 nm permettant une rétention efficace des virus [16, 17] sont plus récents et se sont généralisés à un nombre de plus en plus important de produits plasmatiques. Il n’y a pas eu de cas de transmission de VIH, VHB ou VHC par un produit plasmatique viro-inactivé par des procédures validées depuis près de 15 ans [7]. A ce jour, le risque de transmission d’autres virus par les produits plasmatiques est extrêmement faible [7].

Mesures de protection contre les prions

Les travaux scientifiques ont établi que la maladie du nouveau variant de la maladie de Creutzfeldt-Jakob (vMCJ) a sa source vraisemblable dans la consommation d’aliments contaminés par le prion responsable de l’encéphalopathie spongiforme bovine (ESB). Des données récentes montrent que ces prions semblent aussi être transmissibles par transfusion de produits sanguins labiles [18] On a en effet attribué à ce jour 4 cas de vMCJ au Royaume-Uni à la transfusion de concentrés globulaires non déleucocytés (la déleucocytation est un procédé de filtration qui retient les leucocytes lors de la préparation de composants sanguins) provenant de donneurs ayant ultérieurement développé des signes de maladie. Deux de ces cas sont symptomatiques, le troisième est de nature pré- ou subclinique [19].

La possibilité de transmission de vMCJ par des produits labiles pose en retour la question de la sécurité des médicaments stables dérivés du plasma. La problématique est, dans le principe, accentuée par trois facteurs : l’absence actuelle de méthode validée de dépistage de prions dans les dons de sang ou de plasma, le volume important des lots de plasma utilisés pour leur fabrication qui pourrait conduire à la contamination des produits finis si un don infectieux est introduit dans le mélange industriel, et la résistance des prions aux techniques d’inactivation des virus. On n’a cependant pas identifié à ce jour de cas de transmission de vMCJ par les produits plasmatiques industriels. Diverses mesures de prévention paraissent jouer un rôle inégal, mais sans doute cumulatif, dans l’absence probable de risque infectieux des produits plasmatiques industriels vis-à-vis de ces agents. Ces mesures sont rappelées ci-dessous, plus de détails étant disponibles dans deux autres articles [20, 21].

Contrôle épidémiologique et mesures d’exclusion des donneurs

Un contrôle épidémiologique de la population est d’ores et déjà exercé dans les pays où des cas de vMCJ et/ou d’ESB ont été identifiés. Il permet de répertorier et d’analyser tout cas d’infection recensé. Le risque d’exposition paraît être directement lié à la prévalence de l’ESB dans les populations bovines locales, de même qu’au risque de contamination des aliments locaux ou importés. Une rétrospective menée au Royaume-Uni par analyse histochimique d’amygdales et d’appendices laisse penser que le nombre de porteurs asymptomatiques pourrait être plus élevé qu’initialement considéré [22], mais des données complémentaires sont en cours d’acquisition dans ce pays de même qu’en Suisse.

Des mesures d’exclusion du don du sang d’individus à risque d’infection par le prion ont été mises en place dans certains pays, dont la France. C’est ainsi que des pays ont décidé d’exclure les personnes qui sont allées ou ont résidé au Royaume-Uni ou dans certains autres pays européens pour au moins 3 mois ou un an entre 1980 et 1996, période « de pointe » de l’épidémie d’ESB. Pour éviter des transmissions en chaîne, les personnes transfusées ou transplantées ne peuvent plus faire don de leur sang en France (depuis 1998), au Royaume-Uni (depuis 2005), et en Irlande, aux Pays-Bas, et en Suisse. Des pays comme le Canada, l’Autriche, l’Italie et les Etats-Unis excluent des personnes transfusées dans des pays où des cas d’ESB ou de vMCJ ont été répertoriés [23]. Certains pays ne prélèvent plus les donneurs qui ont donné leur sang à des personnes qui ont ensuite développé la vMCJ pour une raison non identifiée.

Déleucocytation du plasma

La décision de limiter le contenu du plasma pour fractionnement à moins de 106 leucocytes par litre dans des pays comme la France [24] s’inscrit dans une logique scientifique qui, à l’origine, a fait considérer que ces cellules sanguines étaient le vecteur privilégié de transmission de l’agent infectieux responsable de la vMCJ. Cette faible contamination leucocytaire s’obtient soit par filtration de sang total sur des filtres à déleucocyter, soit par collecte de plasma en utilisant des procédures d’aphérèse adaptées. Toutefois, la portée de cette mesure en matière de sécurité des produits plasmatiques est relativisée par des expérimentations récentes dans un modèle animal d’infectiosité endogène. En effet, la réduction de l’infectiosité n’est que de l’ordre de 50 % lors de la déleucocytation de sang total collecté chez des hamsters infectés par une souche de prion (scrapie-263K) [25].

Elimination des prions lors du fractionnement

L’élimination de la protéine prion pathologique (récemment dénommée PrPTSE [23]) au décours des étapes de fractionnement a fait l’objet, ces dernières années, de nombreuses études expérimentales reposant le plus souvent sur des épreuves de surcharge par des extraits de cerveaux d’animaux infectés par une souche d’ATNC (modèles exogènes) [21]. Ces travaux concourent à établir que plusieurs étapes de fractionnement (précipitations en présence d’éthanol, filtrations en profondeur, chromatographies) contribuent à une élimination importante des prions. Cette élimination semble s’expliquer par les caractéristiques d’hydrophobicité et d’agrégabilité de l’agent infectieux. De plus, les étapes de nanofiltration sur des membranes multicouches d’une porosité de 75 nm ou moins, déjà couramment employées pour l’élimination de virus, paraissent également très efficaces dans l’élimination des prions, sans doute par un mécanisme d’exclusion stérique et de piégeage dans le filtre. Le risque de transmission de vMCJ par les produits plasmatiques paraît donc très mince, même s’il faut relativiser la valeur scientifique de ces études expérimentales car la méconnaissance actuelle de la nature de l’agent infectieux dans le sang ne permet pas de juger de leur valeur prédictive. Le risque de transmission de prions par le sang a fait l’objet d’une consultation internationale récente coordonnée par l’OMS [23].

Caractéristiques des médicaments du sang

Les principaux médicaments dérivés du plasma humain disponibles au monde et leurs indications cliniques sont rappelés dans le tableau 3. Les produits plus particulièrement disponibles en France sont détaillés ci-dessous.

Fractions coagulantes

Les fractions coagulantes sont utilisées prioritairement en thérapeutique substitutive, pour la prévention ou le traitement des hémorragies associés à des déficits constitutionnels spécifiques ou globaux en facteur de la coagulation.

Tableau 3 Principaux médicaments dérivés du sang disponibles dans le monde et leurs indications thérapeutiques (d’après [3])

Classes

Protéines

Indications

Facteurs de la coagulation

Fibrinogène (Facteur I)

A- ou hypofibrinogénémie

Facteur VII

Déficits en facteur VII

Facteur VIII

Déficits en facteur VIII (hémophilie A)

Facteur IX

  • Déficits en facteur IX
  • (hémophilie B)


Facteur XI

  • Déficits en facteur XI
  • (hémophilie C)


Facteur XIII

Déficits en facteur XIII

Facteur Willebrand

Déficits en facteur Willebrand (type 3 et formes sévère de type 2)

Complexe prothrombique ou PPSB (facteurs II, VII, IX, X)

Déficit global et sévère en facteurs vitamine K dépendants

Complexe prothrombinique activé

Hémophilie A ou B associées à la présence d’anticorps dirigés contre le FVIII ou le FIX)

Colles biologiques (fibrinogène et thrombine)

Biomatériaux topiques d’usage chirurgical à pouvoir hémostatiques, de collage, d’adhésion et favorisant la cicatrisation des tissus.

Inhibiteurs de protéases

Alpha-1 antitrypsine

Traitement substitutif des formes graves de déficit primitif en alpha-1 antitrypsine chez les sujets de phénotype PiZZ ou PiSZ avec emphysème pulmonaire

Inhibiteur de la C1-estérase

Œdème angioneurotique

Antithrombine

Déficits constitutionnels en antithrombine

Protéines anticoagulantes

Protéine C

Déficits en protéine C

Immunoglobulines

Immunoglobulines G pour usage intramusculaire

Normal (polyvalent)

Traitement des déficits immunitaires. Prévention de certaines infections

Hépatite B

Prévention de l’hépatite B

Tétanos

Prévention ou traitement du tétanos

Rho (D)

Prévention de l’allo-immunisation fœtomaternelle Rh(D) chez les femmes Rh(D)-négatif.

Rage

Prévention de la rage

Immunoglobulines G pour usage intraveineux

Normales (polyvalentes)

Traitement des déficits immunitaires et traitements immunomodulateurs

Cytomégalovirus (CMV)

Prévention de l’infection à CMV

Hépatite B

Prévention de l’hépatite B (greffes de foie)

Rho (D)

Prévention de l’allo-immunisation fœtomaternelle Rh(D) chez les femmes Rh(D)-négatif

Immunoglobulines M

Préparation d’immunoglobulines G enrichies en immunoglobulines M

Choc septique; fixation d’endotoxines

Albumine

Restauration et maintien volumique

Facteur VIII

Les concentrés de facteur VIII sont utilisés dans le traitement et la prophylaxie des épisodes hémorragiques chez les patients atteints d’un déficit congénital en facteur VIII (dénommé hémophilie A). Du fait de leur mode de production, généralement fondé sur des procédés chromatographiques d’immuno-affinité ou d’échange d’anions, ces produits présentent une pureté élevée. Ils sont pour la plupart au moins partiellement appauvris en facteur Willebrand ce qui ne permet pas une utilisation thérapeutique chez les personnes atteintes de la maladie de Willebrand. On trouve cependant encore sur le marché international quelques concentrés dits de « pureté intermédiaire » (activité spécifique de l’ordre de 1 à 5 IU/mg) qui peuvent éventuellement être prescrits dans les déficits en facteur Willebrand. La plupart des concentrés modernes sont soumis à deux procédés de réduction virale, par exemple SD et nanofiltration, ou SD et chauffage à sec. Certains produits sont pasteurisés. Un résumé détaillé et régulièrement actualisé des caractéristiques des concentrés de facteur VIII (et des autres facteurs de la coagulation) est disponible sur Internet [26]. Des données rétrospectives laissent entendre que des préparations de facteur VIII de haute pureté renfermant du facteur Willebrand pourraient être moins immunogènes que des préparations de facteur VIII recombinant [27]. Toutefois, des études complémentaires restent nécessaires pour le confirmer.

Facteur Willebrand

La France est un des rares pays bénéficiant d’un concentré spécifique de haute pureté contenant très peu de facteur VIII (< 10 %) pour le traitement de la maladie de Willebrand. Le produit est indiqué dans le traitement préventif et curatif de la maladie de Willebrand quand la desmopressine est inefficace ou contre-indiquée. Le concentré est obtenu par chromatographie d’échange d’anions et d’affinité, et est à soumis à 3 traitements spécifiques d’inactivation virale par SD, nanofiltration, et chauffage à sec.

Fibrinogène

Les concentrés de fibrinogène sont obtenus par précipitation et/ou chromatographie du cryoprécipité ou d’une fraction éthanolique obtenue en amont de la production de l’albumine et des immunoglobulines. Son inactivation virale est réalisée par SD ou pasteurisation. Il est prescrit dans certaines complications associées à l’afibrinogénémie constitutionnelle, l’hypofibrinogénémie très sévère (< 0,5-0,8 g/L), des syndromes hémorragiques associés à une hypofibrinogénémie profonde, et dans le cadre de traitement de prophylaxie de risque hémorragique avec hypofibrinogénémie induite par la L. Asparaginase.

Facteur IX

Les concentrés de facteur IX de haute pureté ne renferment que le facteur IX. A ce titre, ils sont utilisés spécifiquement dans le traitement et la prophylaxie des épisodes hémorragiques chez les patients souffrant d’hémophilie B (déficit en facteur IX). Ces concentrés sont purifiés par une combinaison de méthode chromatographique d’échange d’anions, d’affinité et/ou d’immuno-affinité qui assure le degré de pureté requis pour éviter les risques de complications thrombogènes associées dans le passé à l’usage des concentrés du complexe prothrombique. Les procédés de réduction virale préférentiels combinent généralement un procédé chimique (tel que le traitement SD) et la nanofiltration, mais des produits sont aussi pasteurisés ou soumis à un traitement de chauffage à sec.

Complexe prothrombique

Le complexe prothombique (ou PPSB), qui renferme les facteurs de la coagulation II, VII, IX, et X est utilisé dans la prévention ou le traitement des accidents hémorragiques en cas de déficit global et sévère en facteurs vitamino-K-dépendants (comme lors d’un surdosage en antivitamines K) quand une correction urgente du déficit est requise. Le PPSB peut aussi potentiellement être utilisé pour les accidents hémorragiques causés par des déficits constitutionnels en facteur II, X, car des concentrés protéiques spécifiques ne sont pas disponibles. L’expérience dans le traitement des déficits congénitaux en facteurs II ou X est limitée. Du fait de la demi-vie plus longue des facteurs II et X, l’intervalle entre deux administrations de complexe prothrombique sera plus grand chez les patients présentant un déficit congénital en ces facteurs. Le PPSB contient aussi deux anticoagulants, la protéine C et la protéine S.

Facteur VII

Les concentrés de facteur VII sont obtenus selon des procédés chromatographiques qui diminuent le contenu des autres facteurs du complexe prothrombique. Les procédés d’inactivation virale sont soit le traitement SD, soit des traitements thermiques. Ces concentrés sont utilisés dans le traitement et la prévention des accidents hémorragiques liés à un déficit constitutionnel isolé en facteur VII.

Facteur XI

Il y a deux concentrés de FXI disponibles au monde. L’un, de faible pureté, est purifié par deux étapes de chromatographie et est viro-inactivé par traitement thermique à sec. Le deuxième, de haute pureté, est purifié par chromatographie et traité par SD et nanofiltration 15 nm. Ces deux produits sont prescrits chez les patients présentant un déficit congénital sévère en facteur XI de la coagulation, soit à titre curatif en cas d’accident hémorragique, soit à titre préventif en cas d’intervention chirurgicale majeure. Des suspicions de risque thrombogène font limiter la dose injectée à 30 U/kg.

Colles biologiques

Les colles biologiques sont des produits reproduisant la dernière phase de la coagulation sanguine (formation de la fibrine) par mélange de concentrés de fibrinogène et de thrombine. Ces colles sont utilisées en chirurgie, à titre de traitement adjuvant destiné à favoriser l’hémostase locale lors d’une intervention chirurgicale. Le mode de production du fibrinogène intègre des étapes de précipitation, la réduction virale étant assurée selon les produits par traitement thermiques, SD, et/ou nanofiltration.

Fractions anticoagulantes et inhibitrices de protéases

Antithrombine

Les concentrés d’antithrombine sont généralement obtenus par chromatographie d’affinité sur héparine immobilisée. La pasteurisation est le procédé traditionnel d’inactivation virale, aujourd’hui souvent combinée à une nanofiltration sur filtre de 15 nm. Ces produits sont prescrits dans les déficits constitutionnels en antithrombine pour le traitements des accidents thromboemboliques, en association avec l’héparine, lorsque l’héparine utilisée seule est inefficace, ou en prévention des thromboses veineuses en cas de situation à risque (notamment lors d’une chirurgie ou d’une grossesse), lorsque le risque hémorragique ne permet pas d’utiliser des doses suffisantes d’héparine. Ils peuvent aussi être utilisés dans des déficits acquis sévères (< 60 %), dans les CIVD graves, évolutives, notamment associées à un état septique.

Alpha-1 antitrypsine

Il y a plusieurs concentrés disponibles dans le monde. La plupart des produits sont purifiés par chromatographie à partir d’une fraction dérivée de la chaîne de production d’albumine. La sécurité virale est assurée par pasteurisation ou par traitement SD, les deux pouvant être combinés à la nanofiltration. Ce médicament est indiqué dans le traitement substitutif des formes graves de déficit primitif en alpha-1 antitrypsine chez les sujets de phénotype PiZZ ou PiSZ avec emphysème pulmonaire, permettant de normaliser le taux circulant. Il faut noter que la preuve formelle de l’efficacité du produit dans le ralentissement ou l’arrêt de l’évolution de la maladie n’a pas encore été apportée.

Protéine C

Il y a deux concentrés de protéine C (non activée) disponibles, obtenus soit par chromatographie d’affinité, soit par chromatographie d’échanges d’ions. L’inactivation virale est réalisée soit par traitement thermique, soit par SD complété d’une nanofiltration 15 nm. Ces médicaments sont indiqués dans les déficits constitutionnels sévères en protéine C homozygotes ou hétérozygotes composites du nouveau-né responsables d’une thrombose veineuse sévère et massive et de l’adulte lors du relais héparine/antivitamines K pour éviter la nécrose cutanée. Ils peuvent aussi être prescrits dans la prévention de la thrombose chez l’hétérozygote lors d’interventions chirurgicales et de césariennes, en cas d’inefficacité ou de contre-indication du traitement héparine/antivitamines K.

Immunoglobulines G

Il y a de nombreuses préparations d’immunoglobulines polyvalentes intraveineuses (IGIV). Elles sont pour la plupart obtenues par combinaison du fractionnement à l’éthanol et de purifications chromatographiques. Selon les produits, les méthodes d’inactivation virale utilisées englobent le SD, la pasteurisation, le traitement à pH acide avec ou sans pepsine, et le traitement par l’acide caprylique. Par ailleurs, de plus en plus de produits sont nanofiltrés, généralement sur des membranes de 35 nm ou moins. Ces dernières années, de nombreux produits prêts à l’emploi (liquides) ont été mis sur le marché, au détriment des préparations lyophilisées. Pour répondre aux besoins cliniques croissants, les fractionneurs ont travaillé à l’amélioration des rendements d’extraction des IgG, le plus souvent par un raccourcissement des étapes de fractionnement éthanoliques.

Les indications thérapeutiques des IGIV comprennent les traitements de substitution dans les déficits immunitaires primitifs avec hypogammaglobulinémie ou atteinte fonctionnelle de l’immunité humorale ; les infections bactériennes récidivantes chez l’enfant infecté par le VIH ; et certains déficits immunitaires secondaires de l’immunité humorale. L’usage des IVIG dans le traitement immunomodulateur s’est beaucoup développé ces dernières années. Les indications reconnues des IVIG comprennent le purpura thrombopénique idiopathique chez l’adulte et l’enfant en cas de risque hémorragique important ou avant un acte médical ou chirurgical pour corriger le taux de plaquettes, la rétinochoroïdite de Birdshot, le syndrome de Guillain-Barré de l’adulte, et la neuropathie motrice multifocale. Les IVIG sont également utilisées dans le traitement de la maladie de Kawasaki.

Des préparations d’immunoglobulines intramusculaires ou sous-cutanées sont également disponibles pour le traitement des déficits immunitaires. Par ailleurs, diverses préparations spécifiques sont préparées à partir de plasmas hyper-immuns. Les préparations d’immunoglobulines anti-Rh(D) s’utilisent dans la prévention de l’allo-immunisation fœtomaternelle Rh(D) chez les femmes Rh(D)-négatif ou le traitement des sujets Rh(D)-négatif après transfusions incompatibles de sang Rh(D)-positif ou d’autres produits contenant des hématies Rh(D)-positif. Les immunoglobulines intramusculaires spécifiques de l’hépatite B s’utilisent en immunoprophylaxie de l’hépatite B chez les hémodialysés en attente de l’efficacité de la vaccination, en prévention de l’hépatite B chez le nouveau-né en cas de mère porteuse du virus, ou en cas de contamination accidentelle chez un sujet non immunisé. La préparation pour usage intraveineux est prescrite dans la prévention de la récidive de l’hépatite B après transplantation hépatique chez les patients porteurs de l’antigène de surface de l’hépatite B. L’immunoglobuline humaine tétanique est employée dans la prophylaxie du tétanos en cas de plaie souillée chez les sujets dont la vaccination est incomplète, trop ancienne ou inconnue, ou en traitement du tétanos déclaré.

Albumine

Pratiquement toutes les préparations d’albumine sont encore produites par fractionnement éthanolique du surnageant de cryoprécipité. Ces produits sont viro-inactivés par une pasteurisation réalisée sur le produit conditionné dans son flacon. En 1998, une méta-analyse de 32 essais cliniques portant sur les effets de l’administration d’albumine aux patients en état critique présentant une hypovolémie et/ou une hypoalbuminémie (comme les patients ayant perdu beaucoup de sang ou les grands brûlés) suggérait que l’utilisation d’albumine augmentait le risque de décès de 6 % comparativement à l’utilisation d’autres types de solutions intraveineuses [28]. Ultérieurement, une étude randomisée de grande envergure [29] dans laquelle l’utilisation d’une solution d’albumine à 4 % était comparée à une solution saline normale à des fins de réanimation liquidienne chez des patients traités dans une unité de soins intensifs indiquait que le risque de décès était le même dans les deux groupes. Une nouvelle méta-analyse [30] indique que chez les patients hypovolémiques l’utilisation d’albumine n’entraîne aucune augmentation ou diminution du taux de mortalité. En 2005, le CHMP de l’Agence Européenne du Médicament (EMEA) a constaté l’insuffisance de données permettant de conclure au risque associé à l’usage de l’albumine. L’EMEA recommande donc de prescrire l’albumine dans la restauration et le maintien du volume de sang circulant lorsqu’un déficit volumique a été établi, que l’utilisation d’un colloïde est appropriée, et que les paramètres hémodynamiques sont régulièrement contrôlés chez les patients [31].

Conclusions et perspectives

Le fractionnement plasmatique a indéniablement atteint un stade de maturité technologique tant dans le domaine de l’extraction des protéines que dans celui de la maîtrise des risques viraux. L’encadrement réglementaire qui entoure la production des médicaments dérivés du sang, depuis la collecte du sang jusqu’aux phases de fabrication et d’utilisation clinique, contribue à garantir leur sécurité. La production de la vingtaine de produits plasmatiques répond à des besoins thérapeutiques importants et bien documentés, dont la demande ne cesse de croître à l’échelle mondiale. L’émergence de facteurs de la coagulation recombinants n’a d’ailleurs pas influencé significativement le besoin en plasma et en produits plasmatiques à l’échelle globale. La pénurie de produits plasmatiques continue d’affecter les pays en développement, voire dans le cas des immunoglobulines, les pays riches. On peut envisager que la panoplie des médicaments dérivés du sang s’enrichisse prochainement de nouveaux produits, tels que la plasmine (agent fibrinolytique), l’apolipoprotéine A-I (traitement de l’hypercholestérolémie), ou la protéine C activée (septicémie) [15].

Références

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