Nanoparticles functionalized with human antibodies for multimodal molecular imaging of atherosclerosis

par Mélusine Larivière

Thèse de doctorat en Bioimagerie

Sous la direction de Gisèle Clofent-Sanchez.

Le président du jury était Hervé Watier.

Le jury était composé de Christoph Eugen Hagemeyer, Didier Boquet, Sylvie Crauste-Manciet, Alban Bessede.

Les rapporteurs étaient Isabelle Navarro-Teulon.

  • Titre traduit

    Nanoparticules fonctionnalisées avec des anticorps humains pour l'imagerie moléculaire multimodale de l'athérosclérose


  • Résumé

    L'athérosclérose, à l’origine de la plupart des maladies cardiovasculaires telles que l'infarctus du myocarde ou l'AVC, est la principale cause de décès dans le monde. Les cliniciens ont donc besoin de techniques d'imagerie fiables pour identifier les patients «vulnérables» porteur d’athérome à haut risque d'occlusion thrombotique. Cette pathologie est une maladie inflammatoire qui implique beaucoup d'acteurs cellulaires et moléculaires, parmi lesquels les cellules endothéliales et immunitaires, les lipoprotéines, les cellules apoptotiques et les plaquettes. L'imagerie moléculaire visant à détecter ces acteurs avant la survenue d'événements cardiovasculaires dramatiques est en plein essor. Des anticorps humains (HuAbs) sélectionnés par phage-display pour reconnaître des biomarqueurs de la pathologies ont ici proposés comme ligands servant à fonctionnaliser des vecteurs pour l'imagerie IRM, de fluorescence ou TEP. Les HuAbs ont été modifiés, en introduisant soit des Cystéines soit un site de reconnaissance pour la Sortase, afin de développer un greffage site-spécifique. Les agents ciblant ont été validés in vitro et ex vivo sur des coupes d'athérome de modèles animaux. Des résultats prometteurs ontété obtenus en injectant dans des souris ApoE-/- l’anticorps antiplaquettaire TEG4, apportant ainsi de nouvelles connaissances sur la biologie de l'athérome et la preuve de concept d'une possible détection des plaques à haut risque riches en plaquettes. Des améliorations sont en cours pour développer des agents de contraste multi-fonctionnalisés avec des HuAbs et permettant de réaliser une imagerie moléculaire multimodale de l'athérosclérose facilement transposable en clinique.


  • Résumé

    Because cardiovascular diseases are the leading cause of death in the world, providing clinicians with reliable and straightforward imaging techniques to identify "vulnerable" patients from the general population appears like the Holy Grail of the cardiovascular field. Atherosclerosis, identified as the underlying condition for most acute cardiovascular events, is characterized by the constitution of a lipidrich atheroma plaque, driven both by excess cholesterol and inflammation, which eventual rupture triggers clotting into the blood flow. It involves a wealth of cellular and molecular actors, which are so many potential markers for molecular imaging, aiming at deciphering how to warn clinicians about the possible occurrence of myocardial infarction or stroke. Here, human antibodies (HuAbs) selected by phage-display for their recognition of over-expressed biomarkers of the pathology are proposed as targeting ligands. They were further engineered for site-specific grafting, either by introducing Cysteine or Sortase recognition tags, and used to target contrast agents for MRI, fluorescence, or PET imaging. In vitro and ex vivo validation studies were carried out on atheroma sections of animal models. In vivo studies in the ApoE-/- mouse model were realized with the anti-platelet TEG4 HuAb using MRI, which provided insights on the biological relevance and feasibility to detect platelets-rich, high-risk atheroma plaques. The development of contrast agents useful in multi-modality imaging, and multi-functionalized with HuAbs is underway. It should serve as an accurate molecular imaging method for atherosclerosis, further more easily translated into the clinical arena.



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