Agrégation et immunisation contre les protéines thérapeutiques : étude de la maturation des cellules dendritiques et de la réponse lymphocytaire

par Myriam Nabhan

Projet de thèse en Toxicologie

Sous la direction de Marc Pallardy et de Isabelle Turbica.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Innovation thérapeutique : du fondamental à l'appliqué , en partenariat avec Inflammation, Chimiokines et Immunopathologie (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    L'utilisation de biomolécules telles que les protéines thérapeutiques a permis de progresser dans le traitement de maladies sévères mais trouve une limite dans le développement d'une réponse immune chez les patients traités, aboutissant à la formation d'anticorps dirigés contre le biomédicament lui-même (ADA, pour Anti-drug antibodies). Les ADA peuvent être à l'origine de réactions allergiques, ou bien avoir un effet neutralisant sur la biomolécule et réduire son activité biologique, ainsi que l'efficacité du traitement. Plusieurs facteurs contribuent à l'immunogénicité des protéines thérapeutiques ; mais il a été clairement démontré que la présence d'impuretés liées au principe actif dans le produit administré, et en particulier la présence d'agrégats de protéines favorise le développement d'anticorps neutralisants (Wang, 2012). Des études récentes indiquent que les agrégats d'anticorps pourraient induire l'activation des cellules de l'immunité innée, telles que les cellules dendritiques (Joubert, 2012 ; Ahmadi, 2014 ; Rombach-Riegraf, 2014). De plus, la présence d'ADA de haute affinité et de divers isotypes chez les patients suggère la mise en place d'une réponse immunitaire T-dépendante, dont les mécanismes restent à explorer. Dans ce contexte, les cellules dendritiques auraient un rôle déterminant, car elles pourraient prendre en charge les agrégats de protéine et migrer dans les ganglions drainants, où elles activeraient les lymphocytes T spécifiques d'épitopes présentés par les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité (Brennan, 2010). Nous avons développé au laboratoire un modèle d'étude de l'impact d'agrégats de protéines sur la maturation de cellules dendritiques dérivées de monocytes isolés du sang. Les résultats montrent une maturation suffisante de moDC stimulées par les agrégats de l'hormone de croissance et d'anticorps, qui pourrait induire l'activation de lymphocytes T allogéniques en termes de prolifération et de polarisation. L'objectif du projet de thèse est de déterminer les mécanismes moléculaires responsables des modifications phénotypiques des DC induites par les agrégats de protéines thérapeutiques et la conséquence sur la réponse des lymphocytes T. Pour cela, l'étude sera menée selon les 4 axes suivants : - L'étude des voies de signalisation induites par les agrégats dans les moDC - L'identification des récepteurs impliqués - L'étude des mécanismes d'internalisation des agrégats (et plus particulièrement la phagocytose) - L'étude de la polarisation et de la fréquence des lymphocytes T répondeurs, lors des co-cultures avec des moDC stimulées par les agrégats. Les mécanismes et biomarqueurs identifiés seront ainsi utilisés pour la mise au point d'un modèle d'évaluation de la concentration minimale active d'agrégats modifiant le phénotype des DC.

  • Titre traduit

    Protein aggregation and immunisation : study of dendritic cells maturation and T cells response


  • Résumé

    Therapeutic proteins have improved the treatment of severe diseases, however many biopharmaceuticals have an immunogenic potential and the immunogenicity of a therapeutic protein is defined by its capability to induce an immune response leading to the production of anti-drug antibodies or ADAs. These antibodies can lead to two major effects: neutralization of the protein leading to the loss of clinical response or allergic reactions. Multiple factors can influence the immunogenicity of biopharmaceuticals such as patient and treatment-related factors as well as product-related factors including origin, formulation, structure and impurities in particular protein aggregates (Wang, 2012). In fact, aggregation is a major contributor to the immunogenicity of therapeutic proteins. Recent studies indicate that antibody aggregates could induce activation of innate immune cells such as dendritic cells (Joubert, 2012; Ahmadi, 2014 Rombach-Riegraf, 2014). In addition, the presence of ADA of high affinity and of various isotypes patients suggests the establishment of a T-dependent immune response. In this context, dendritic cells have a pivotal role in ADA production, by processing protein aggregates and migrating to the draining lymph nodes, where they would activate specific T cells (Brennan, 2010). A study model was developed in the laboratory on protein aggregates effect on the maturation of monocyte-derived dendritic cells. Results suggest an efficient priming of moDC by growth hormone or antibodies aggregates that could in turn enhance allogenic T-cell proliferation and polarization. The aim of the PhD project is to determine the molecular mechanisms responsible for DC phenotypic changes induced by therapeutic protein aggregates and the effect on the T-cell response. The study will focus in the 4 following parts: - The aggregates-induced signaling pathways in moDCs - The receptors involved in the aggregates recognition - The internalization mechanisms of aggregates (mainly phagocytosis) - The polarization and the frequency of responding T cells through co-cultures with aggregates-treated moDCs. The mechanisms and biomarkers identified through this study will be used to develop a model for assessing the minimal concentration of aggregates altering the phenotype of dendritic cells.