Immunological and Conformational characterization of synthetic peptide probes for autoimmune diseases

par Matthaia Ieronymaki

Thèse de doctorat en Chimie - Cergy

Sous la direction de Anna-Maria Papini et de Maud Larregola.

Soutenue le 16-12-2016

à Cergy-Pontoise , dans le cadre de École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise) , en partenariat avec Laboratoire de Chimie Biologique-LCB (Cergy-Pontoise, Val d'Oise) (laboratoire) et de Laboratoire de Chimie Biologique / LCB (laboratoire) .

Le président du jury était Thierry Brigaud.

Le jury était composé de Maud Larregola, Paolo Rovero.

Les rapporteurs étaient Jean-Maurice Mallet, Delphine Joseph.

  • Titre traduit

    Caractérisation immunologique et conformationnelle de peptides synthétiques pour les maladies auto-immunes


  • Résumé

    Les maladies auto-immunes sont des maladies chroniques et hétérogènes caractérisées par des réactions du système immunitaire acquis contre les propres tissus sains de l'organisme. Ces maladies affectent presque 5% de la population mondiale et en particulier les jeunes adultes. La complexité de leur spectre est énorme et même si leur étiologie est encore incertaine, il a été démontré que des facteurs génétiques et environnementaux sont impliqués dans le déclenchement du mécanisme pathologique. Cependant, il est nécessaire d'utiliser des outils diagnostiques et / ou pronostiques fiables pour le diagnostic précoce avant que des dommages cellulaires irréversibles ne se produisent et pour surveiller la progression de la maladie.De nombreuses études ont mis en évidence la présence de différents auto-anticorps dans le sérum de patients atteints de maladies auto-immunes. Les auto-anticorps qui sont spécifiques d’une maladie peuvent être utilisés en tant que biomarqueurs (BM) pour son diagnostic alors que les auto-anticorps qui diffèrent en fonction de l'état de la maladie peuvent être utilisés dans le suivi des patients. En fait, dans le cas de l'auto-immunité, un BM facilement détectable et fiable peut être représenté par le titre d'un auto-anticorps spécifique.Dans ce contexte, nous nous intéressons à deux maladies différentes, la sclérose en plaques (SEP) et la gammapathie monoclonale, en utilisant l'approche chimique inverse via le criblage de librairies de peptides par des sérums de patients.En particulier, l'importance des anticorps anti-myéline, et surtout, des anticorps anti-MOG (myéline oligodendrocyte glycoprotéine) est toujours l’objet de débats, soulignant la question très controversée d'un rôle pathogène putatif d'anticorps anti-MOG dans la SEP. Dans cette thèse, nous avons étudié le rôle de MOG comme auto-Ag putatif dans la SEP en utilisant le modèle expérimental d’encéphalomyélite auto-immune (EAE). Ainsi, afin d'évaluer la présence d'un mécanisme d’« epitope spreading » des cellules B, à savoir l'apparition d'une réponse dirigée vers des épitopes distincts de l'agent pathogène induisant la réponse immunitaire, nous avons synthétisé et testé en tant que sondes antigéniques cinq peptides synthétiques qui couvrent la séquence 1-117 de MOG.La seconde étude a porté sur la sélection d'un peptide mimant l'épitope minimal reconnu par l'anticorps monoclonal commercial anti- natural killer cell-1 humain (anti-HNK-1) en utilisant la résonance plasmonique de surface (SPR). L’épitope HNK-1 est considéré comme le déterminant antigénique de la glycoprotéine associée à la myéline (MAG), un composant quantitativement mineur des gaines de myéline. On observe que les patients atteints de troubles neurologiques auto-immuns, tels que la gammapathie monoclonale à IgM et la polyneuropathie démyélinisante, développent souvent des anticorps anti-MAG ciblant spécifiquement l’épitope HNK-1. Par conséquent, l'identification et la caractérisation de ces anticorps est pertinente. Le peptide choisi suite à notre étude pourrait ensuite être utilisé chez des patients atteints de troubles neurologiques pour le développement d'un outil de diagnostic fiable ou de surveillance de l'activité de la maladie par l'identification d'anticorps anti-HNK-1 dans le sérum des patients.


  • Résumé

    Autoimmune diseases (ADs) refer to chronic and heterogeneous diseases with acquired immune system’s reactions against the body’s own healthy tissues. ADs affect more than 5% of the population worldwide and especially young adults. The complexity of their spectrum is enormous and even if their etiology is still unclear, it was demonstrated that both genetic and environmental factors are involved in triggering the pathological mechanism. Hence, a reliable diagnostic and/or prognostic tool for an early diagnosis of ADs before irreversible cellular damage occurs and for monitoring their progression is demanded.Numerous studies have revealed the presence of different autoantibodies (auto-Abs) in sera of patients suffering from ADs. Autoantibodies that are specific for a disease can be used as biomarkers (BMs) for its diagnosis while autoantibodies that differ depending on the disease state can be used in the follow up of the patients. Actually, in the case of autoimmunity, an easily detectable and reliable BM may be represented by the titer of a specific auto-Ab.In this context, we aimed to identify target(s) of the response for two different ADs, multiple sclerosis (MS) and monoclonal gammopathy, using the chemical reverse approach, which involves the screening of focused antigen (Ag) libraries with patients’ serum.In particular, the significance of anti-myelin antibodies, and especially, anti- Myelin Oligodendrocyte Glycoprotein (anti-MOG) antibodies is still matter of debate, underscoring the highly controversial issue of a putative pathogenetic role of anti-MOG antibodies in MS. In this thesis we investigated the role of MOG as putative auto-Ag in MS using the experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) model. Moreover, in order to assess the presence of a B-cell epitope spreading mechanism, i.e. the occurrence of a response directed toward epitopes distinct from the disease-inducing agent, we synthesized and tested as antigenic probes also five synthetic peptides covering the 1-117 sequence of MOG.The second issue focused on the selection of a peptide mimicking the minimal epitope recognized by the commercial available monoclonal antibody anti-human natural killer cell-1 (anti-HNK-1) using Surface Plasmon Resonance (SPR) technique. HNK-1 epitope, is considered as the antigenic determinant of myelin-associated glycoprotein (MAG), a quantitatively minor component of myelin sheaths. It is observed that patients affected by autoimmune neurological disorders, such as IgM monoclonal gammopathy and demyelinating polyneuropathy, often develop anti-MAG antibodies specifically targeting the HNK-1 epitope. Accordingly, identification and characterisation of these antibodies is relevant. The selected peptide could be subsequently used in earlier stage patients for the development of a novel and reliable diagnostic tool for anti-HNK-1 antibody identification in sera of patients affected by autoimmune neurological disorders monitoring disease activity.


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