Le trastuzumab est le traitement de référence des cancers du sein « HER2 amplifié ». Outre les limitations inhérentes à toute IgG, cet anticorps est inefficace pour traiter les tumeurs exprimant que modérément (cancers hormonaux) ou faiblement (triple négatif) HER2. L'objectif de ces travaux de thèse est de concevoir de nouveaux anticorps bispécifiques destinés au traitement de cancers du sein échappant à l'action du trastuzumab. Nous nous sommes appuyés sur des formats innovants, basés sur l'utilisation d'anticorps simple domaine de lama (sdAb) comme unité de reconnaissance antigénique. Deux anticorps bispécifiques Fab-like (bsFab) ont été développés, l'un dirigé contre HER2 (HER2bsFab) et l'autre ciblant la mésothéline (MesobsFab), un antigène surexprimé dans 30 à 70% des cancers du sein « triple négatif ». En liant spécifiquement et de façon efficace FcγRIII, ces deux bsFabs ne compètent pas avec les IgG endogènes, ne fixent pas FcγRIIB et activent fortement les NKs. In vitro, HER2bsFab induit de fortes sécrétions de cytokines pro-inflammatoires et de puissantes ADCCs contre des lignées de cancer du sein indépendamment du niveau d'expression d'HER2 et du polymorphisme FcγRIIIA-158. In vivo, HER2bsFab montre une nette supériorité comparé au trastuzumab contre des tumeurs ne surexprimant que modérément HER2. HER2bsFab et MesobsFab induisent in vitro de fortes cytotoxicités contre deux lignées de cancer du sein « triple négatif » et des résultats préliminaires réalisés chez la souris semblent confirmer ces observations. A termes, l'utilisation de ces anticorps permettrait d'étendre la proportion de patientes traitables de façon efficace par immunothérapie. / Trastuzumab is established as standard of care for the treatment of HER2high breast cancers. However, in addition to Fc-related limitations inherent to IgG antibodies, trastuzumab is inefficient to treat low- (triple-negative) or moderate-HER2-overexpressing (hormone-receptor-positive) breast cancers. Based on the unique structural and functional properties of llama single domain antibodies (sdAbs), we report the design of two Fab-like bispecific antibodies targeted to HER2 (HER2bsFab) and mesothelin (MesobsFab), an antigen overexpressed in several human tumors, including triple-negative breast cancers. The two bsFabs display a unique, specific and high affinity for FcγRIII. As a consequence, they do not bind the FcγRIIB inhibitor receptor and bypass competition with endogenous IgGs. HER2bsFab mediated ADCC at picomolar concentration against HER2high as well as HER2moderate cell lines. In vivo HER2bsFab potently inhibited HER2high tumor growth and more importantly, exhibited a net superiority over trastuzumab at inhibiting HER2moderate tumor growth. Moreover, FcγRIIIA-engagement by HER2bsFab was independent of FcγRIIIA-158 polymorphism and induced a stronger NK cells activation in response to target cell recognition. Such findings led us to investigating the efficacy of bsFabs in a context of low-HER2-overexpression displays by triple-negative breast cancers. In vitro characterization showed that both HER2bsFab and MesobsFab trigger efficient lysis of two different triple-negative breast cancer cell lines. Altogether, these findings would enable the treatment of a broader population of patients than that eligible with current HER2-targeted therapies.