Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'objectif principal de cette étude consistait à identifier et à caractériser des inhibiteurs de l'activité enzymatique des Nucléosides Triphosphates Diphosphohydrolases (NTPDases) de la membrane cytoplasmique, soient les NTPDase 1, 2, 3 et 8. Ainsi, dans un premier temps, nous avons caractérisé l'inhibition de certains antagonistes des récepteurs P2 sur les NTPDases. Puis, nous avons produit et testé des inhibiteurs spécifiques de ces enzymes, tels des anticorps monoclonaux. Nos résultats nous permettent de conclure que certains antagonistes des récepteurs P2 tels la suramine, le NF279, le réactif bleu-2 sont aussi des inhibiteurs non sélectifs de l'activité enzymatique des formes humaines et murines des NTPDasel, 2, 3 et 8. Parmi les antagonistes testés, le plus puissant s'est avéré être le NF279. Soulignons cependant, qu'il suffit d'une modification chimique de certains de ces antagonistes pour obtenir une inhibition plus sélective de certaines NTPDases. Finalement nous avons produit et caractérisé un anticorps dirigé contre la NTPDase3 humaine qui inhibe spécifiquement cette enzyme. Ce nouvel anticorps monoclonal que nous avons produit au laboratoire représente actuellement le premier inhibiteur spécifique d'une NTPDase. Dans ce travail, nous avons également démontré que cet anticorps monoclonal est très efficace dans différents types d'expérimentation telles le Western blot, l'immunohistochimie et la cytométrie de flux. L'identification et la caractérisation de ces outils permettront une meilleure compréhension des mécanismes par lesquels les nucléotides extracellulaires, via l'activation des récepteurs P2, modulent des fonctions biologiques importantes telles le développement, la sécrétion endocrinienne, l'inflammation et les réactions immunitaires.

Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : Tours : 2008. Thèse de doctorat : Sciences de la vie et de la santé : CHIANG MAI UNIVERSITY : 2008. / Thèse soutenue en co-tutelle. Titre provenant de l'écran-titre.

Les anticorps sont les molécules effectrices de l'immunité adaptatrice humorale. Ils se lient spécifiquement et neutralisent une large panoplie d'antigènes. Au-delà de leurs fonctions classiques, les anticorps possèdent les propriétés moins explorées que sont l'activité catalytique, qui permet aux anticorps de se comporter comme des enzymes, et la polyréactivité, qui représente la capacité d'une molécule d'anticorps à se lier à plusieurs antigènes structurellement différents. Les anticorps catalytiques sont retrouvés dans plusieurs pathologies chez l'homme, telle que l'hémophilie acquise, une maladie caractérisée par la survenue d'autoanticorps anti-facteur VIII. Dans ce travail, nous décrivons des IgG hydrolysant et activant le facteur IX de la coagulation chez les patients avec hémophilie acquise. Par ailleurs, nous avons effectué une étude longitudinale de deux ans des IgG catalytiques chez les patients subissant une transplantation rénale. Les anticorps polyréactifs représentent une proportion importante du répertoire des immunoglobulines circulantes. De plus, les sites inflammatoires sont abondants en molécules, telles que l'hème libre, capables de rendre polyréactives certaines IgG monoréactives. Nous avons étudié l'influence de la nature des régions constantes de la chaîne lourde des anticorps sur leur susceptibilité à devenir polyréactifs. Ce travail apporte un nouvel éclairage sur l'importance physiopathologique des anticorps catalytiques et polyréactifs.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Avec quatorze anticorps utilisés en oncologie, les anticorps monoclonaux ont enfin une place de choix dans l'arsenal thérapeutique anticancéreux. Cependant, l'un des modes d'action les plus importants de ces molécules, la cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante des anticorps (ADCC), souffre de plusieurs limites en raison de la nécessité d'une interaction optimale avec le FcγRIIIA. L'équipe du Dr. Daniel Baty a conçu de nouveaux formats d'anticorps bispécifiques basés sur l'utilisation de domaine unique d'anticorps de lamas (sdAb) et capables de contourner la plupart de ces limites. Des banques de phages issus de lamas immunisés ont permis de sélectionner deux sdAbs (d'affinités différentes) dirigés contre le FcγRIIIA exprimé par des cellules NK et les macrophages, ainsi qu'un sdAb dirigé contre l'antigène tumoral carcino-embryonnaire (ACE). En utilisant les domaines CH1 et Ck d'IgG1 humaine comme motif d'hétérodimérisation et les sdabs anti-ACE et anti-FcγRIII précédemment sélectionnés, nous avons développé des formats innovants d'anticorps bispécifiques Fab-like nommés bsFabs. Ces molécules sont faciles à produire, très stables et peuvent déclencher la lyse des cellules tumorales par les cellules NK humaines à des concentrations de l'ordre du picomolaire. Elles ne se lient pas au récepteur inhibiteur FcγRIIB, n'entrent pas en compétition avec des IgG sériques pour la liaison aux récepteurs, et leur activité cytotoxique est indépendante de la glycosylation du Fc et du polymorphisme du FcγRIIIA. / With fourteen antibodies used in oncology, monoclonal antibodies finally have a place in the therapeutic arsenal against cancer. However one of the modes of action of the most important of these molecules, cell-mediated cytotoxicity antibody-dependent (ADCC), suffers from several limitations due to the need for optimal interaction with the FcγRIIIA. Daniel Baty's team has developed new formats of bispecific antibodies based on the use of single domain llama antibodies (SdAb) that are capable of circumventing most of the these limitations. Phage libraries from immunized llamas were used to select two sdAbs directed against the FcγRIIIA expressed by NK cells and macrophages (with different affinities for FcγRIII), as well as one SdAb directed against the tumor antigen carcinoembryonic (CEA). Using CH1 and Ck domains of human IgG1 as a motif for heterodimerization and sdabs previously selected, we have developed innovative anti-CEA and anti-FcγRIII formats of bispecific antibodies Fab-like named bsFabs. These molecules are easy to produce, very stable and can trigger tumor cell lysis by human NK cells at picomolar concentrations. They do not bind FcγRIIB inhibitory receptor, do not compete with serum IgG and their cytotoxic activity is independent of FcγRIIIA polymorphism. In addition, they slow tumor growth in mouse model. In terms of pharmacokinetics, although bsFabs have a reasonable tumor retention, one of the limitations of these formats is size, which leads to rapid renal elimination. Such findings led us to consider the creation of new antibody formats to both increase tumor retention and secondly the half-life of antibodies in the body.

Les anticorps sont les molécules effectrices de l’immunité adaptatrice humorale. Ils se lient spécifiquement et neutralisent une large panoplie d’antigènes. Au-delà de leurs fonctions classiques, les anticorps possèdent les propriétés moins explorées que sont l’activité catalytique, qui permet aux anticorps de se comporter comme des enzymes, et la polyréactivité, qui représente la capacité d’une molécule d’anticorps à se lier à plusieurs antigènes structurellement différents. Les anticorps catalytiques sont retrouvés dans plusieurs pathologies chez l’homme, telle que l’hémophilie acquise, une maladie caractérisée par la survenue d’autoanticorps anti-facteur VIII. Dans ce travail, nous décrivons des IgG hydrolysant et activant le facteur IX de la coagulation chez les patients avec hémophilie acquise. Par ailleurs, nous avons effectué une étude longitudinale de deux ans des IgG catalytiques chez les patients subissant une transplantation rénale. Les anticorps polyréactifs représentent une proportion importante du répertoire des immunoglobulines circulantes. De plus, les sites inflammatoires sont abondants en molécules, telles que l’hème libre, capables de rendre polyréactives certaines IgG monoréactives. Nous avons étudié l’influence de la nature des régions constantes de la chaîne lourde des anticorps sur leur susceptibilité à devenir polyréactifs. Ce travail apporte un nouvel éclairage sur l’importance physiopathologique des anticorps catalytiques et polyréactifs. / Antibodies are effector molecules of the humoral arm of the adaptive immune system that bind specifically and neutralize diverse array of antigens. Beyond the classical function of antibodies exist the relatively less explored properties, of “catalytic activity” that enable antibodies to act as enzymes and “polyreactivity” that confers the ability to bind to several structurally unrelated antigens. Catalytic antibodies have been associated with several autoimmune, inflammatory and infectious diseases. Acquired hemophilia is an autoimmune disease, reported with the presence of catalytic antibodies against coagulation factor FVIII. In the present work, we have investigated the presence of factor IX (FIX) hydrolyzing IgG in patients with acquired hemophilia. We investigated the molecular mechanism and the physiological relevance of FIX activation upon hydrolysis by patients’ IgG. In addition, a longitudinal follow-up for 2 years was done in patients undergone renal transplant to investigate the evolution of catalytic antibodies in the course of disease. Polyreactive antibodies constitute a major portion of the natural antibody repertoire. Additionally, sites of inflammation are abundant in protein destabilizing agents like free heme that can induce polyreactivity in monoreactive antibodies. We have investigated the effect of the antibody constant domain on heme-induced polyreactivity. The present work has allowed us a better understanding of the physiopathological relevance of catalytic and polyreactive antibodies.

La majorité des ADC qui sont actuellement en clinique et en développement sont produits par une conjugaison chimique via les résidus lysine ou cystéine, menant à un produit hétérogène pour leur ratio toxine sur anticorps (DAR). L'objet des travaux de thèse a pour but de décrire la caractérisation in vitro et in vivo de nouveaux ADC optimisés et construits à partir de l'anticorps anti-CD30 cAC10, ayant le même squelette polypetidique que Adcetris, et de comparer les résultats à ce dernier. La transglutaminase bactérienne (BTG) a été utilisée pour conjuguer de manière site-spécifique la MMAE aux glutamines aux positions 295 et 297 du cAC10, amenant à des ADCs homogènes de DAR 4, TG-ADC. Des travaux préliminaires ont permis d’établir les conditions optimales de conjugaison avec un procédé en deux étapes. Les tests de cytotoxicité ont révélé des EC50 comparables entre Adcetris et les TG-ADC. Les données d’efficacité in vivo montrent une efficacité équivalente voire légèrement supérieure pour les TG-ADC que Adcetris. L'étude de biodistribution in vivo dans un modèle avec et sans tumeur est réalisé avec un 125-I TG-ADC et est comparé à 125I-Adcetris. Le TG ADC site spécifique montre une meilleure distribution tumorale. Adcetris a une distribution non médiée par la cible, dans le foie et la rate, plus importante. En ligne avec ces résultats, la dose maximale tolérée des TG ADC est significativement plus élevée que Adcetris chez le rat. Ces résultats suggèrent que les ADC homogènes ont une meilleure pharmacocinétique et un meilleur index thérapeutique comparés aux ADC avec des DAR hétérogènes. / Most ADC that are currently in clinical use or development produced by chemical conjugation of a toxin via either lysine or cysteine residues, inevitably leading to heterogeneous products with variable drug-to-antibody ratios (DARs). Here, we describe the in vitro and in vivo characterization of novel ADCs that are based on the anti-CD30 antibody cAC10, which has the same polypeptide backbone as Adcetris, and compare the results with the latter. Bacterial transglutaminase (BTG) was exploited to site-specifically conjugate derivatives of MMAE to the glutamines at position 295 and 297 of cAC10, yielding homogeneous ADCs with a DAR of 4, TG-ADC. Preliminary works have led to define optimal conditions for conjugation, but also define a two step process. In vitro cell toxicity experiments revealed comparable EC50-values for Adcetris and TG-ADC. The efficacy data have shown slightly better efficacy for TG-ADC compared to Adcetris. Quantitative time-dependent in vivo biodistribution studies in normal and xenografted mice were performed with a selected 125I TG ADC and compared with 125I-Adcetris. Adcetris has an higher liver and spleen unspecific uptakes. In line with these results, the maximum tolerated dose of the BTG-coupled ADC (> 60 mg/kg) was significantly higher than that of ADCETRIS® (18 mg/kg) in rats. These results suggest that homogenous ADCs display improved pharmacokinetics and better therapeutic indexes compared to chemically modified ADCs with variable DARs.

L'acide tiénilique (AT) est un diurétique responsable d'hépatites autoimmunes où les autoanticorps appelés anti-LKM2 sont dirigés contre les cytochromes P-450, justement responsables de la métabolisation de l'AT. Cette hépatite constitue un modèle d'étude des maladies autoimmunes spécifiques d'organes où les antigènes sont souvent des enzymes et pour lesquelles des facteurs étiologiques environnementaux ont été suggérés. Afin d'étudier les néoantigènes formés par alkylation des protéines au cours de sa métabolisation, nous avons fixé l'AT à la sérumalbumine de bœuf. La protéine obtenue (BSA-AT) est immunogène chez le lapin et les anticorps obtenus (anticorps anti-AT reconnaissent by Elisa les métabolites de l'AT fixés aux protéines. Ces anticorps sont en cours de développement. Au moyen de la BSA-AT, nous avons recherché la présence d'anticorps anti-médicament dans les sérums de patients atteints d'hépatite. Les résultats préliminaires sont en faveur de la présence de ces anticorps dans les sérums de tous les patients prenant de l'AT.