Encore aujourd'hui, la prévention de la grippe par la vaccination ou les approches thérapeutiques ne sont que partiellement efficaces. Les caractères d’hypervariabilité et de transmission du virus influenza lui permettent d’infecter les populations du monde entier malgré une immunité préexistante acquise par infection ou vaccination. En 2009 une éclosion de grippe A(H1N1) au Mexique s’est répandue mondialement et est devenue la pandémie A(H1N1)pdm09. Il devenait alors impératif d’étudier davantage ce virus influenza, notamment les sites antigéniques du virus qui sont les éléments clefs dans l’équilibre entre l’immunité des populations et la propagation du virus influenza. Pour étudier les sites antigéniques de la grippe A(H1N1)pdm09 et identifier leurs épitopes, leurs interactions et leurs immunodominances, nous avons créé des anticorps monoclonaux neutralisants (AcMoN) à l’aide de souris immunisées avec l’hémagglutinine recombinante du virus A(H1N1)pdm09. Les AcMoN obtenus ont été utilisés pour créer des mutants d’échappement in vitro. Nous avons ensuite introduit les mutations identifiées au sein des sites antigéniques de la HA1 par génétique inverse dans un virus réassortant (RG1) possédant six gènes du virus A/PR/8/34 (PA, PB1, PB2, M, NP et NS) et deux gènes (HA et NA) du virus pandémique A/Québec/144147/09. Ces virus ont été testés in vitro (par tests IHA et neutralisation) contre des sérums de furets immunisés contre le virus A(H1N1)pdm09 et in vivo (challenge infectieux ) chez des souris immunisées avec le vaccin influenza en vigueur au moment de l’étude puis infectées avec les virus mutants. D’autre part un AcMoN (appelé PN-SIA28) dirigé contre une portion conservée de la sous-unité HA2 responsable de la fusion du virus à la paroi cellulaire a également été testé quant à sa protection 24 heures post-infection sur des souris infectées avec les virus ; pandémique A/Québec/144147/09 (H1N1), A/WSN/33 (H1N1) et A/Victoria/3/75 (H3N2). Ces études ont permis d’obtenir 33 AcMoN qui ont conduit à l‘identification de 11 mutations d’intérêt immunologique, dont 6 au sein de sites antigéniques (T89R, G157E, G172E, N173D, K180E et A212E) et 5 en marge de ceux-ci (F128L, K180E, K256E, R269K, N311T et G478E). L’obtention de trois variants différents au sein du site antigénique ‘Sa’ adémontré l’immunodominance de celui-ci. Les mutations créées au sein des sites antigéniques sur des virus réassortants 6:2 ont démontré un grand potentiel de glissement antigénique. En effet, les souris immunisées avec la souche vaccinale sauvage n’ont pas été protégées suite aux infections par le virus muté aux sites antigéniques de la HA (RG1). L’AcMoN PN-SIA28 dirigé contre la région HA2 a quant à lui démontré une protection sur les souris infectées avec les virus issus des groupe phylogénétiques 1 (H1N1) et 2 (H3N2) de la HA. L’étude des sites antigéniques du virus A(H1N1) tel que menée dans ces travaux nous permet d’anticiper des mutations futures qui pourraient apparaître naturellement et causer des épidémies ne pouvant être freinées par le vaccin actuel protégeant contre la souche A/California/07/2009. De plus, la thérapie basée sur des AcMoN hétéro-sous-typiques dirigés contre des épitopes conservés ouvre une perspective thérapeutique qui complémente l’aspect préventif découlant de l’étude des sites antigéniques du virus influenza. / Presently, our ability to prevent influenza through vaccination or to remediate it therapeutically is still nowadays partially efficient. The hypervariability and the transmission aspects of influenza virus allow it to infect worldwide populations despite pre-existing immunity acquired through exposition or vaccination. In 2009, a new A(H1N1) virus in Mexico spread worldwide and became the A(H1N1)pdm09 pandemic virus. Since then, it was becoming imperative to study more deeply this influenza virus, especially its antigenic sites which are key elements in the equilibrium between population immunity and influenza virus propagation. In order to study the antigenic sites of flu A(H1N1)pdm09 and to identify their epitopes, their interactions and their immunodominances, we have generated neutralizing monoclonal antibodies (NMAbs) with mice immunized with recombinant hemagglutinin from A(H1N1)pdm09. The MAbs obtained were used for in vitro generation of escape mutants. Afterward, we introduced the identified mutations within the antigenic sites of the HA1 through reverse genetics in a reassortant virus (RG1) possessing six genes from virus A/PR/8/34 (PA, PB1, PB2, M, NP and NS) and two genes (HA and NA) from virus A/Quebec/144147/09. These viruses were tested in vitro (by HAI and neutralization) against sera of ferrets immunized with A(H1N1)pdm09 virus and in vivo (infectious challenge) in mice vaccinated with the current vaccine then infected with the mutant viruses. From another perspective, a MAb (named PN-SIA28) directed against a conserved portion of the HA2 subunit responsible for viral fusion to the host cell membrane, was tested for its protective properties 24 hour post-infection in mice infected with A/Quebec/144147/09 (H1N1) virus, A/WSN/33 (H1N1) virus and A/Victoria/3/75 (H3N2) virus. The study allowed us to obtain 33 MAbs and identify 11 mutations of immunological interest, from which 6 were inside antigenic sites (T89R, G157E, G172E, N173D, K180E and A212E), and 5 were outside them (F128L, K180E, K256E, N311T and G478E). The obtaining of three different variants for one single antigenic site ‘Sa’ demonstrates its immunodominance. The mutations created within the antigenic sites in reassortant 6:2 viruses could lead to high antigenic drift potential since mice immunized with the wild-type vaccine strain were not protected following infections with the RG1 virus having its HA antigenic sites mutated. PN-SIA28 MAb directed against the HA2 region showed protection of mice infected with viruses derived from HA phylogenetic groups 1 (H1N1) and 2 (H3N2). Our work, could allow to anticipate future antigenic drift which could appear naturally and cause epidemics not controlled by the actual vaccine directed towards A/California/07/09. Moreover, a therapy based on MAbs directed against conserved epitopes opens a therapeutic perspective that complements the preventive vaccine approach.

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

Les cellules NK sont capables d’ADCC (Antibody Dependent Cytotoxicity) suite à l’engagement durécepteur Fc!RIIIa/CD16a, et de fonctions effectrices directes antivirales et anti-tumorales: c’est la«cytotoxicité naturelle ». Ainsi activées elles peuvent également répondre en produisant des cytokines, commel’IFN-!. La dégranulation et la synthèse d’IFN-! par les cellules NK observées après engagement du récepteurCD16a, dont l’expression est indépendante du polymorphisme V158F, ont été largement supérieures à cellesobtenues avec les autres récepteurs activateurs. Son engagement par les AcMor thérapeutiques a produit desréponses fonctionnelles variables selon l’AcMor, et selon les donneurs de cellules. La perte d’expression duCD16a membranaire s’est révélé être un marqueur sensible de l’activation des cellules NK, même quand cedernier n’était pas engagé. Enfin, l’emploi de d’inhibiteur d’ADAM17 (TMI-2 et TIMP3) a permis d’observerle maintien de l’expression du CD16a après activation cellulaire sans augmenter les réponses fonctionnelles.Ce travail souligne la place centrale de l’engagement du CD16a dans l’activation NK. / NK cell can trigger ADCC (Antibody Dependent Cytotoxicity) through the engagement of theFc!RIIIa/CD16a receptor, and « Natural Cytotoxicity » after integration of cellular signals coming from theiractivating and inhibitory receptors. Moreover, activated NK cells produce cytokines such as IFN-!.Engagement by monoclonal antibodies (mAb) of CD16a was strongly more efficient than that of any otheractivating receptor to induce degranulation and IFN-! synthesis. Functional responses depend on thetherapeutic mAb used to engage CD16a and on the donor of NK cells. CD16a down-modulation was a verysensitive marker of NK cell activation, whatever the mean of activation. It was inhibited in the presence ofTMI-2 and TIMP3 (ADAM17 inhibitors), whereas CD16-dependent functional responses were not increased.This work highlighted the major role of the CD16a receptor in the activation of NK cells.

Actuellement, 60% des médicaments sur le marché ont pour cible des protéines membranaires. Toutefois, l'étude de ces protéines membranaires reste un challenge de par leur structure particulière (domaines transmembranaires hydrophobes et domaines extra- et intra-cellulaires hydrophiles), mais également par leur faible expression sur les cellules.L'entreprise Ciloa, dans laquelle j'ai effectué ma thèse, a développé une technologie brevetée, qui permet d'exprimer à la surface des exosomes, des vésicules membranaires de tailles comprises entre 30 et 100nm, des protéines membranaires natives, grâce à un peptide d'adressage, le DCTM. Cette technologie possède de nombreux domaines d'applications, comme le criblage de médicaments, le développement de vaccins ou encore le développement d'anticorps monoclonaux.L'objectif de ma thèse a été, dans un premier temps, de mettre en place l'outil exosomes recombinants grâce à la technologie de Ciloa et dans un deuxième temps, d'utiliser ces outils pour le développement d'anticorps, grâce aux exosomes recombinants.Ainsi, j'ai d'abord mis au point différentes techniques de caractérisation des exosomes recombinants (ELISA), et également participé à la mise en place de différents protocoles de production et de purification, en fonction leur utilisation. Une fois ces outils optimisés, j'ai pu les utiliser pour le développement d'anticorps. J'ai testé en parallèle deux méthodes de production d'anticorps, une méthode classique, l'hybridation lymphocytaire après immunisation de souris BALB/c, et une méthode plus récente, le criblage d'une banque de scFvs par phage display.L'hybridation lymphocytaire a permis la production d'hybridomes, dont les anticorps ont été criblés sur exosomes, par ELISA. Dans le cadre du criblage par phage display, j'ai participé au développement d'une banque de scFvs, basée sur le modèle du 13R4, dont nous avons modifié les longueurs de boucles des différents CDRs, notamment le CDRH3, afin de cibler les épitopes faiblement accessibles des protéines membranaires. Les sélections de scFvs ont été effectuées sur exosomes recombinants, exprimant des protéines membranaires. / Nowadays, more than 60% of marketed drugs target membrane proteins. However, their study still represents a challenge, essentially due to their particular 3D-structure (hydrophobic transmembrane domains and hydrophilic extra- and intra-cellular domains), but also to their low expression level in cells.Ciloa, the start-up company in which I realized my PhD, has developed a patented technology that enables to express native membrane proteins on exosomes, membrane vesicles of 30 to 100nm, using a pilot peptide called DCTM (for Cytosolic Domain of TransMembrane). This technology displays a lot of different applications, in different domains such as drug screening, vaccines development or monoclonal antibodies (mAbs) development.The purpose of my PhD research was, first, to set up the recombinant exosomal tool using Ciloa's innovative technology, and then to use this tool to develop monoclonal antibodies.Thus, at the beginning of my PhD, I set up exosomal characterization technics, such as ELISA, and I also took part in the setup of several production and purification protocols, depending of the use of exosomes. Once these tools had been optimized, I was able to use them to develop mAbs. I tested two methods, one classical, the generation of hybridoma after Balb/c mice immunizations, and a more recent technology, the screening of scFvs library by phage display.Therefore, I obtained hybridoma and was able to screen the derived antibodies by ELISA on exosomes. Concerning the phage display technology, I took part in the development of a new scFvs library, based on the 13R4 scaffold, of which we changed the CDRs lengths, mostly the CDRH3, in order to target epitopes with low accessibility, such as the one of membrane proteins. The library screening was realized on recombinant exosomes.

Le cancer colorectal est le troisième cancer le plus répandu dans le monde avec plus d’un million de patients diagnostiqués chaque année, dont 50% auront une évolution métastatique de leur maladie. Les récentes études pour améliorer les traitements du cancer colorectal métastatique (CCRm) ont permis le développement d’anticorps monoclonaux, le cetuximab et le panitumumab, capables d’inhiber l’activation des récepteurs au facteur de croissance épidermique (EGFR) et les voies de signalisation en aval (RAS/RAF/MAPK et PI3K/AKT/mTOR), responsables de la croissance cellulaire, la prolifération, l’inhibition de l’apoptose, l’invasion et de l’évolution métastatique. Cependant, dans les études incluant des patients dont les tumeurs sont « RAS sauvage », c’est à dire exemptes de mutation des gènes KRAS et NRAS, le taux de réponse aux thérapies à base de cetuximab ou du panitumumab sont de l’ordre de 40 à 60% seulement, ce qui signifie qu’une grande partie des patients traités échappent au traitement par le biais d’autres mécanismes. La présence d’altérations d’autres gènes comme PIK3CA, BRAF est responsable en partie des cas où les patients ne présentent pas de réponse. De plus, la surexpression ou l’altération de protéine comme PTEN, PI3K, AKT impliquées dans les voies de signalisation RAS/RAF/MAPK et PI3K/AKT/mTOR peuvent avoir un impact significatif sur la prolifération cellulaire ou l’apoptose. L’absence ou la surexpression des protéines sous leur forme active phosphorylée pourrait présenter un intérêt pour prédire la réponse aux anti-EGFR chez les patients dont les tumeurs sont « RAS sauvage ». Dans ce travail, nous avons tout d’abord développé des techniques pour le génotypage des gènes RAS et PIK3CA à partir d’échantillons de tumeurs colorectales fixées au formol et incluses en paraffine, puis dans un second temps, nous avons validé ces méthodes selon la norme ISO 15189, puis dans un dernier temps, nous avons étudié l’expression des phosphoprotéines en aval des récepteurs à l’EGF ainsi que les statuts mutationnels des gènes KRAS, NRAS, BRAF, PIK3CA à partir de 100 échantillons de tumeurs congelées issues de patients atteints d’un CCRm et traités par un anti-EGFR. Sur 100 échantillons de tumeurs, 60 ne présentaient pas de mutation des gènes RAS. Parmi les patients dont les tumeurs ne présentaient pas de mutation des gènes RAS, 45,0% présentaient une réponse tumorale partielle ou complète et 55,0% étaient en maladie stable ou évolutive lorsqu’ils étaient traités par un anti-EGFR. Les patients dont les tumeurs présentaient une mutation des gènes RAS avaient une survie sans progression (PFS) significativement plus faible (HR=3.04 [1.91; 4.83];p<0.001) ainsi qu’une survie globale (OS) plus faible (HR=2.49 [1.56; 3.97];p<0.001). La PFS et la survie globale (OS) étaient significativement plus élevées chez les patients dont les tumeurs étaient « RAS sauvage ». L’expression de pAKT, pERK1/2 et pMEK1 étaient significativement plus faibles chez les patients dont les tumeurs étaient sauvages que chez les patients présentant des tumeurs RAS mutées (p=0,0246 ; p=0,004 ; p=0,0110 respectivement) et aucune différence significative d’expression entre les tumeurs RAS sauvage et RAS mutées n’a été démontrée pour pEGFR, pGSK3, pIGFR et pP90SRK. Chez les patients présentant des tumeurs RAS sauvage, le taux de réponse était significativement supérieur pour les tumeurs surexprimant pEGFR et pAKT au dessus des seuils calculés (p=0,0258 et p=0,0277 respectivement). Aucune différence significative n’a été trouvée entre le taux de réponse et l’expression des autres phosphoprotéines. Notre étude montre qu’associer la mesure de l’expression des phosphoprotéines de signalisation en aval d’EGFR, à l’analyse du statut mutationnel des gènes RAS, BRAF, PIK3CA pourrait présenter un intérêt dans la prédiction de la réponse aux thérapies anti-EGFR chez les patients atteints d’un cancer colorectal métastatique / Colorectal cancer is the third most common cancer worldwide with more than one million patients diagnosed each year, among 50% will develop metastatic disease. Recent efforts to improve the treatment of metastatic colorectal cancer (mCRC) has led to the development of monoclonal antibodies such as cetuximab and panitumumab, that inhibit the activation of the Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) and its downstream pathways (namely RAS/RAF/MAPK and PI3K/AKT/mTOR) that promote cell growth, proliferation, inhibition of apoptosis, invasion and metastasis. However, from studies including “RAS wild-type” i.e. KRAS and NRAS wild-type tumors, the response rates to cetuximab or panitumumab therapy ranged from only 40 to 60% which results in a large fraction of patients without any known causes for treatment failure. The presence of alterations in other genes such as PIK3CA or BRAF in the EGFR-dependent signaling pathways is responsible for some of the non-responding cases. Moreover, overexpression or alterations of proteins such as PTEN, PI3K, AKT, involved in the RAS/RAF/MAPK or PI3K/AKT/mTOR signaling pathways can have a significant impact on cell proliferation or apoptosis. Absence or overexpression of proteins under their active phosphorylated forms may be of interest to predict response to anti-EGFR in RAS wild-type patients. In this work, we first developed assays to assess RAS and PIK3CA mutations in formalin fixed paraffin embedded colorectal tumors, then we validated these assays according to ISO 15189 and we finally studied expression of downstream signalling phosphoproteins and KRAS, NRAS, BRAF and PIK3CA status in 100 frozen samples of patients with mCRC and treated with anti-EGFR. Among the 100 tumor samples, 60 were RAS wild-type. Among the RAS wild-type patients, 45.0% achieved a complete or partial response, and 55.0% had a stable disease or progression (p<0.001) when treated with anti-EGFR. Patients with a RAS mutation had significant lower progression-free survival (PFS) (HR=3.04[1.91; 4.83];p<0.001) and overall survival (OS) (HR=2.49[1.56; 3.97];p<0.001). PFS and OS were significantly higher in RAS wild-type patients. Expression of pAKT, pERK1/2 and pMEK1 was significantly lower in RAS wild-type patients than in RAS mutated patients (p=0.0246; p=0.004; p=0.0110 respectively) and no significant difference was observed between RAS wild-type and RAS mutated tumors in the expression of pEGFR, pGSK3, pIGFR, pP70S6K and pP90SRK. In RAS wild-type patients, response rate was significantly higher for tumors that overexpressed pEGFR and pAKT above the calculated threshold (p=0.0258 and p=0.0277 respectively). No significant relation was found between response rate and the level of expression of the other phosphoproteins. Our study shows that combining the analysis of the expression of EGFR downstream signalling phosphoproteins, RAS, BRAF or PIK3CA status could be of interest to predict the response to anti-EGFR therapies in patients with mCRC

Il est admis que l’axe endothéline (endothélines ET-1, -2 et -3 et leurs RCPG ETAR et ETBR), participe à la progression tumorale. Alors qu’ETAR est par exemple surexprimé dans le cancer de l’ovaire, ETBR l’est dans le mélanome. Cette surexpression, ainsi que l’implication d’ETA/BR dans la carcinogenèse, font de ces RCPG une cible tumorale pertinente. En raison de leurs forte spécificité, actions cytotoxiques variées, possibilités de couplage, les anticorps monoclonaux (AcM) sont des outils de choix en diagnostic et thérapie anti-cancéreuse. Cependant, on déplore actuellement l’absence d’AcM ciblant des RCPG sur le marché. Par une technique d’immunisation génique, 4 AcM anti-ETAR et 24 anti-ETBR ont été produits. Les résultats préliminaires obtenus avec les anti-ETAR sont prometteurs puisque ces AcM lient avec une haute affinité ETAR surexprimé dans des cellules CHO, l’un d’eux inhibant fortement la liaison du ligand. Mon travail de thèse s’est cependant concentré sur la caractérisation d’un anti-ETBR. Cet AcM reconnaît de façon spécifique et avec une forte affinité la conformation native d’ETBR surexprimé à la surface de cellules de mélanomes, suggérant l’existence d’une forme tumorale du récepteur. Suite à sa liaison aux cellules UACC-257 (lignée de mélanome), l’AcM se trouve internalisé. Dans ces cellules, malgré son incapacité à inhiber la liaison de l’ET, cet AcM inhibe l’activation de la voie PLC induite par le ligand et est également un fort inhibiteur de la migration due à l’activation de l’axe endothéline. Ces travaux soulignent l’intérêt de cet AcM comme outil diagnostique et thérapeutique dans le cas du mélanome. / It has been admitted that endothelin axis (endothelins ET-1, -2 and -3 and related GPCRs ETAR and ETBR) is involved in tumor progression. For instance, while ETAR is overexpressed in ovarian cancer, ETBR is in melanoma. This overexpression, as well as ETA/BR involvement in carcinogenesis, make these GPCRs a relevant tumor target. Because of their high specificity, various cytotoxic actions, possibilities of coupling, the monoclonal antibodies (mAbs) are useful tools in diagnosis and anti-cancer therapy. However, the absence of mAbs targeting GPCRs on the market is regrettable. Thanks to DNA immunization, 4 anti-ETAR mAbs and 24 anti-ETBR mAbs were produced. Preliminary results obtained with anti-ETAR are promising since these mAbs bind ETAR overexpressed in CHO cells with high affinity, one of them being a potent inhibitor of ligand binding. However, the aim of my PhD research works focused on the characterization of one anti-ETBR. This mAb specifically recognizes with high affinity the native conformation of ETBR overexpressed on the surface of melanoma cells, suggesting the existence of a tumor-specific receptor. Following its binding on UACC-257 cells (melanoma cell line), the mAb is internalized. In these cells, despite its inability to inhibit ET binding, this mAb is able to inhibit the ligand-induced activation of PLC pathway and display a potent inhibition of endothelin axis-induced migration. This work highlights the interest of this mAb as a tool for diagnosis and therapy in melanoma.

La galectine-9 est une lectine animale principalement exprimée dans un contexte inflammatoire et possédant des propriétés à la fois pro-inflammatoires et immunosuppressives. Elle induit la production de cytokines inflammatoires par les cellules du système immunitaire inné tandis qu’elle induit l’apoptose des lymphocytes Th1 CD4+ et favorise l’expansion des lymphocytes Treg. Les propriétés immunomodulatrices de la galectine-9 dépendent en grande partie de son interaction avec le récepteur TIM-3. Cependant, ces deux molécules interagissent chacune avec d’autres protéines et dans plusieurs contextes la responsabilité de l’interaction galectine-9/TIM-3 n’a pas été formellement démontrée. Le développement d’un anticorps neutralisant les effets de la galectine-9 permettrait de préciser son rôle exact dans ces contextes. Par ailleurs, le blocage des voies de signalisations inhibitrices du système immunitaire est aujourd’hui un enjeu majeur en oncologie, comme le démontre le succès récent de la neutralisation du récepteur inhibiteur CTLA-4 pour le traitement des mélanomes. Nous avons produit de nouveaux anticorps monoclonaux dirigés contre la galectine 9 par immunisation de souris avec la partie C-terminale de la protéine. Parmi ces anticorps, 1G3 permet la détection de la galectine-9 sur coupes de tissus humains d’une manière très sensible et spécifique en immunohistochimie. Son utilisation nous a permis de confirmer l’expression constante et intense de la galectine-9 dans les cellules malignes de carcinome nasopharyngé et la forte expression de la galectine-9 dans les cellules de Kupffer présentes dans les tissus hépatiques infectés par le virus de l’hépatite C. Pour la première fois, nous avons mis en évidence une expression de la galectine-9 dans les leukocytes infiltrant les tissus hépatiques infectés par le virus de l’hépatite B. De plus, nous observons une expression de la galectine-9 dans les hépatocytes infectés par ces deux virus, ce qui n’avait pas été démontré jusqu’à présent. Nous avons également caractérisé les capacités fonctionnelles de nos anticorps lors de tests in vitro. L’anticorps 2E12 bloque la fixation de la galectine-9 au récepteur TIM-3 dans un test acellulaire, neutralise l’apoptose induite par la galectine-9 sur cellules de lymphomes T humaines et réduit considérablement l’augmentation de calcium cytosolique induite par la galectine-9 dans les cellules Jurkat. Ces effets de la galectine-9 sont indépendants de TIM-3 dans ce modèle cellulaire. L’anticorps 2E12 constitue un outil puissant pour étudier les fonctions de la galectine-9 à la fois dépendantes et indépendantes de TIM-3. / Galectin-9 is an animal lectin mainly expressed in an inflammatory context which possesses both pro-inflammatory and immunosuppressive properties. It induces inflammatory cytokines production from innate immunity cells whereas it induces apoptosis of Th1 CD4+ lymphocytes and enhance T regulatory lymphocytes expansion. Galectin-9 immunomodulatory properties depends mostly on its interaction with TIM-3 receptor. However, both molecules interact with other proteins, and in several contexts, galectin-9/TIM-3 interaction responsability has not been formally demonstrated. Development of a galectin-9 neutralizing antibody would allow to determine its precise role in those contexts. Moreover, blocking of immune system inhibition pathways is nowaday a major concern in oncology, as the success of CTLA-4 antagonist used for melanoma treatment recently demonstrated. We have produced new monoclonal antibodies against galectin-9 through immunisation of mice with the C-terminus part of the protein. Among those antibodies, 1G3 allows the detection of galectin-9 on human tissue samples in a very sensitive and specific manner in immunohistochemistry. Using 1G3, we could confirm intense and constant expression of galectin-9 in nasopharyngeal carcinoma malignant cells and its strong expression in Kupffer cells infiltrating hepatitis C-infected liver tissue. For the first time, we demonstrated expression of galectin-9 in leukocytes infiltrating hepatitis B-infected liver tissue. Additionally, we could observe galectin-9 expression in infected hepatocytes for both viruses, which had not been demonstrated until now.We also characterized functional properties of our antibodies during in vitro tests. The 2E12 antibody blocks galectin-9 interaction with TIM-3 in an cell-free assay, neutralizes galectin-9-induced apoptosis of human T lymphomas cells and considerably reduces galectin-9-induced increase of intracellular calcium in Jurkat cells. Those effects are independent of TIM-3 in this cell line model. The 2E12 antibody constitutes a powerful too to study both TIM-3-dependent and TIM-3-independent functions of galectin-9.

En France, le cancer colorectal (CCR) est la 2ème cause de décès par cancer. Chez les patients, lorsque la tumeur est localisée, elle est réséquée par chirurgie. Toutefois, 50% des patients sont diagnostiqués à un stade métastatique, ces patients sont alors traités par chimiothérapie (FOLFOX/FOLFIRI), souvent en combinaison avec des thérapies ciblées incluant des anticorps tel que le Cetuximab (anti-EGFR) ou le Bevacizumab (anti-VEGF). Cependant, il reste encore environ 40% des patients qui ne répondent pas au traitement et l’une des causes les mieux établies est l'influence des mutations de la voie RAS en aval du récepteur à l'EGF sur la réponse au Cetuximab. C’est pourquoi l’identification de nouvelles cibles moléculaires accessibles aux anticorps permettrait le développement de nouveaux modèles de thérapie ciblée. Depuis peu, les Claudines ont suscité un intérêt pour le ciblage tumoral comme la claudin-4 dans les cancers de l’endomètre ou de la prostate. Très récemment, les résultats d'une étude clinique ont démontré que la combinaison d'un anticorps anti-Claudin-18.2, l'Acm IMAB362, avec la chimiothérapie prolongeait nettement la survie chez des patients atteints de cancer gastrique avancé.C’est dans cette optique que nous nous sommes focalisés sur les claudines dans le CCR. Tout d’abord en étudiant leur expression dans des échantillons de patients atteints de CCR métastatique. En analysant l’expression des claudines dans les nouveaux sous-types moléculaires, nous avons montré que certaines pouvaient avoir une valeur pronostique. Nous avons également identifié des claudines comme cibles thérapeutiques potentielles dans le CCR, parmi elles la CLDN1. En effet, nous avons montré que la forme membranaire de la CLDN1 était surexprimée dans les tumeurs primaires et métastases du CCR. Nous avons développé un anticorps monoclonal (Acm) ciblant les parties extracellulaires de la CLDN1. Nous avons montré que le ciblage thérapeutique de la CLDN1 par Acm provoquait un ralentissement significatif de la croissance, la migration et l'invasion des cellules tumorales aussi bien in vitro que in vivo. Afin d’améliorer l’efficacité du ciblage de la CLDN1 par Acm, nous avons couplé ce dernier avec une toxine, générant ainsi un Antibody Drug conjugated (ADC). Nous avons montré que le ciblage de la CLDN1 par un ADC diminuait la survie cellulaire in vitro en culture cellulaire 2D, mais également celle des sphéroïdes via un effet cytotoxique. Ce travail a permis d'établir la preuve de concept du ciblage de la CLDN1 aussi bien par Acm que par ADC. Afin de finaliser ce travail, ces résultats doivent être confirmés in vivo. A terme, nous espérons que ce ciblage puisse trouver sa place au sein de l’arsenal thérapeutique du CCR métastatique, en particulier chez les patients résistants aux traitements. / Colorectal cancer (CRC) is one of the major causes of cancer-related deaths in the Western world. When localized, CRC is often curable by surgery. However, 50% of patients are diagnosed at a metastatic stage, these patients are then treated with chemotherapy (FOLFOX / FOLFIRI), often in combination with targeted therapies including antibodies such as Cetuximab (anti-EGFR) or Bevacizumab (anti -VEGF). Despite these treatment, almost 40% of patients develop resistance. One of the most known resistance mechanisms of resistance is due to the RAS pathway downstream of the EGF receptor in response to Cetuximab. Therefore, more therapeutic options are required particularly by identifying new molecular targets that can be reached by antibodies. Recently, Claudines have generated interest as targets in cancer, such as claudin-4 in endometrial or prostate cancer. More recently, the results of a clinical study demonstrated that the combination of an anti-Claudin-18.2 antibody, IMAB362 mAb, with chemotherapy significantly prolonged survival in patients with advanced gastric cancer.Therefore, one of our aims was to focus on claudins in CCR. First, by studying their expression in metastatic CRC patient samples. We demonstrated the prognostic value of some claudins, after analyzing their gene expression in the new molecular subtype of CRC. Beside, we identified some claudins as potential therapeutic targets in CCR, among them claudin-1 (CLDN1). Indeed, we showed that the membrane form of CLDN1 is overexpressed in primary tumors and metastases of CRC. Therefore, we developed a monoclonal antibody (mAb) targeting the extracellular parts of CLDN1. We showed that therapeutic targeting of CLDN1 by mAb significantly decreased tumor cell growth, migration and invasion both in vitro and in vivo. In order to improve the efficiency of targeting CLDN1 by mAb, we conjugated it with a toxin, thus generating an Antibody Drug Conjugate (ADC). We showed that CLDN1 targeting by an ADC decreased cell survival in vitro in 2D cell culture, but also spheroids growth via a cytotoxic effect.This work demonstrated the proof of concept of CLDN1 targeting by both mAb and ADC. In order to achieve this work, the next steps remains on testing ADC affect in vivo models. CLDN1 is a good therapeutic target in the CCR. In the long term, we hope that its targeting can find its place within the therapeutic arsenal of metastatic CRC, particularly in treatment of resistant patients.

L'industrie biopharmaceutique voit la plupart des thérapies basées sur les anticorps monoclonaux passer du statut de blockbuster à un marché de niche et personnalisé, dans un monde globalisé. Pour poursuivre le développement de nouveaux médicaments, les installations de production existantes et futures doivent accroître leur flexibilité et leur productivité. La chromatographie multi-colonne est l'un des outils potentiels pour y parvenir, comme elle l’a été au cours des dernières décennies pour la pétrochimie et l'industrie alimentaire. En parallèle, l'étape de capture protéine A reste incontournable pour toutes les lignes industrielles de purification grâce à sa spécificité et sa capacité à atteindre facilement un haut niveau de pureté en une seule étape. Ce travail de recherche est une évaluation des procédés de chromatographie multi-colonnes combinés à l'étape de capture protéine A pour augmenter la productivité et l'applicabilité des plateformes de purification actuelles aux activités de production clinique et commerciale. Dans chaque partie du travail, la technologie des colonnes de chromatographie pré-packées a été évalué en tant que facilitateur de procédé multi-colonnes, libérant les équipes opérationnelles des activités de package et des infrastructures associées. Un premier chapitre décrit la traditionnelle revue de la littérature et l'état actuel des connaissances dans le domaine concerné, ainsi qu'une description théorique de la chromatographie en général, et des processus multi-colonnes en particulier. Dans un deuxième chapitre, plusieurs résines protéine A récentes, disponibles sur le marché, ont été comparées dans le cadre de deux procédés multi-colonnes –la chromatographie séquentielle sur plusieurs colonnes (SMCC) et le procédé par Batch Parallèle– et comparées à un procédé traditionnel mono-colonne. Sur la base d'un logiciel de simulation et d'optimisation, les deux processus proposés ont été comparés en termes de gains et de performances. Des recommandations sur la résine et le type de procédé à choisir ont été proposées. Dans un troisième chapitre, l'impact des procédés multi-colonnes sur la qualité et la pureté résultante a été abordé par plusieurs séries d'expériences. L'impact de l'organisation séquentielle d'un processus SMCC a été évalué. L'impact du temps de séjour sur les étapes de lavage et d'élution a également été évalué, afin d'accélérer potentiellement l'étape de capture. Troisièmement, l'impact de la saturation de la résine sur la conception de l'étape de lavage a été évalué. Finalement, des études de cycling ont été réalisées pour détecter si les différents processus multi-colonnes avaient un impact différent sur la durée de vie et les performances de la résine. Dans un quatrième chapitre, un outil de calcul simplifié a été conçu pour proposer un dimensionnement simple des procédés multi-colonnes, tenant mieux compte des contraintes de production de Merck. Cet outil a été utilisé pour évaluer la performance des procédés Batch Parallèle pour deux études de cas. Enfin, dans un chapitre plus exploratoire, l'outil simplifié développé précédemment a été adapté pour évaluer la faisabilité et les contraintes principales des étapes de capture en continu, caractérisées soit par une étape de chargement continu, soit par une étape d'élution continue / The biopharma industry sees most of the therapeutics based on monoclonal antibodies shifting from the blockbuster status to a niche and personalized market, in a globalized world. To continue the development of new drugs, existing and future production facilities have to increase in flexibility and productivity. Multi-column chromatography is one of the potential tools to make that happen, as the technology did in the last decades for the petro and for the food industries. In parallel, the protein A capture step remains a must for all purification trains of the industrial manufacturing capacities due to its specificity and capability to easily reach a high level of purity in a single step. This research work is an evaluation of the multi-column chromatography processes combined with the protein A capture step to increase the productivity and the applicability of current purification platforms for clinical and commercial manufacturing activities. In every part of the work, prepacked chromatography columns have been evaluated as an enabler of multi-column processes, freeing the operational teams from the packing activities burden and associated infrastructures. A first chapter describes the traditional literature review and current state-of-the-art in the relevant field, together with a theoretical description of chromatography in general, and multi-column processes in particular. In a second chapter, several recent, commercially-available protein A resins have been compared when involved in 2 multi-column processes: the Sequential Multi-Column Chromatography (SMCC) process and the Parallel Batch process, and compared to a traditional mono-column process. Based on a simulation and optimization software, both processes proposed have been compared in terms of gains and performance. Recommendations on the resin and the type of process to be selected have been proposed. In a third chapter, the impact of multi-column processes on the resulting quality and purity has been addressed through several sets of experiments. The impact of the sequential organization of an SMCC process has been evaluated. The impact of the residence time on the washing and the elution steps has also been evaluated, in order to potentially speed-up the capture step. Third, the impact of the resin saturation on the design of the washing step has been assessed. Eventually, cycling studies have been performed to detect if the different multi-column processes were impacting differently the resin’s lifetime and performance. In a fourth chapter, a simplified calculation tool has been designed to propose simple sizing of multi-column processes, accounting more accurately for Merck’s production constraints. This tool has been used to evaluate the performance of Parallel Batch processes for 2 case-studies. Eventually, in a more exploratory chapter, the simplified tool previously developed has been adapted to evaluate the feasibility and the primary constraints of continuous capture steps, characterized by either a continuous loading step or a continuous elution step

La NADPH oxydase, Nox4, appartient à la famille des Nox qui génèrent les espèces radicalaires de l'oxygène, ROS, en transférant un électron à l'oxygène moléculaire. Malgré sa large distribution dans les tissus, Nox4 est encore mal comprise. Contrairement aux autres Nox, Nox4 est unique par son activité constitutive et sa capacité à former H2O2. Les ROS sont des espèces bactéricides dans les phagocytes et des outils de signalisation dans les cellules non phagocytaires en étant associés à de nombreuses pathologies inflammatoires et du vieillissement. Une étude de la structure en lien avec la fonction de Nox4 permettra de mettre l'accent sur un mécanisme de fonctionnement et sur de nouvelles cibles thérapeutiques. 5 nouveaux anticorps monoclonaux ont été générés contre une construction recombinante tronquée (AA: 206-578) de Nox4. La spécificité de 3 anticorps monoclonaux (8E9, 5F9, 6B11) a été confirmée par western blot dans les cellules HEK293 transfectées et le cortex de rein humain. L'anticorps 8E9 est le seul à permettre un marquage des cellules TRex-Nox4 sans perméabilisation par FACS. L'immunofluorescence confocale a montré que Nox4 est localisée dans la zone périnucléaire et le réticulum endoplasmique. La microscopie TIRF a confirmé sa présence dans la membrane plasmique. Un phénomène intéressant est que 5F9 ne détecte pas Nox4 à la membrane plasmique. L'épitope de 8E9 reconnaît une région sur la dernière boucle E extracellulaire de Nox4 (222H-E241), tandis que les anticorps monoclonaux, 6B11 et 5F9 marquent respectivement les régions 6B11 (389S-P416) et 5F9 (392D-F398). Par ailleurs, seuls 5F9 et 6B11 inhibent l'activité de Nox4, ce qui suggère que les deux régions marquées par ces ACm sont impliquées dans le transfert d'électrons. Une étude ciblée sur la boucle E de Nox4 a permis de montrer que le changement de 2 cystéines modifie la nature des ROS générés par Nox4 avec la production de O2- au lieu de H2O2. O2- est mis en évidence par la formation de peroxynitrite en présence de NO. Par ailleurs l'ACm 8E9 diminue la production de H2O2 dans les cellules COS7 qui expriment Nox4 à la membrane plasmique alors que celle de O2- est augmentée. Des constructions recombinantes de Nox4 (native ou tronquée) ont été générées par induction bactérienne, E.Coli, et par un système de transcription/traduction (RTS). Les protéines correspondantes, solubles, ont été produites à grande échelle et l'activité diaphorase mesurée; cette activité est constitutive. L'étude de la topologie membranaire de Nox4 et p22phox a été abordée en préparant des protéines de fusion avec l'ubiquitine marquée à la GFP. Cette méthode, TDUFA, particulièrement originale, devrait permettre d'appréhender la topologie de l'hétérodimère Nox4/p22phox, actif.