Les cyanobactéries sont des micro-organismes qui préoccupent les autorités de santé publique dans le monde entier, en raison de la toxicité des cyanotoxines qu'elles produisent. Certaines cyanotoxines dont les microcystines (MC) sont des hépatotoxines inhibitrices de protéines phosphatases à sérine/thréonine. Aujourd'hui, plus de 200 variants de MCs ont été identifiés. Il s'agit d'heptapeptides monocycliques synthétisés par voie non-ribosomale dont la MC-LR (cyclo- (D-Ala-L-Leu-D-érythro-β-méthylAsp-L-Arg-ADDA-D-Glu-N-méthyl-hydro-Ala) est le variant le plus étudié en raison de sa fréquence et de sa forte toxicité. L’objectif de cette étude est le développement d'une méthode d'immunoanalyse rapide, sensible et fiable pour détecter les MCs. Le projet vise donc à développer un outil alternatif de détection de la MC-LR, qui serait mieux adapté aux analyses sur le terrain que les méthodes analytiques, biologiques ou les méthodes d'inhibition d'activité enzymatique actuellement disponibles. L'originalité de ce projet réside dans l'utilisation de deux approches différentes pour sélectionner de nouveaux anticorps spécifiques de la MC-LR. La première repose sur l'immunisation d'animaux de laboratoire, la technologie d'hybridation cellulaire et la sélection d'hybridomes sécréteurs d'anticorps monoclonaux. Si la méthodologie mise en œuvre a effectivement permis d'obtenir des immun-sérums spécifiques, la sélection des hybridomes d'intérêt reste à optimiser. La seconde stratégie mise en œuvre est basée sur la technologie du phage display pour sélectionner des fragments d'anticorps spécifiques de MC-LR à partir d'une banque de taille d’environ 109 phages, exprimant en surface des anticorps sous un format scFv (Shahsavarian et al., 2014). Plusieurs méthodes de criblage ont été développées et trois scFv ont été sélectionnés et étudiés, parallèlement à un quatrième scFv identifié dans une étude précédente (McElhiney et al., 2002), tous spécifiques à la MC-LR. Ces scFv ont été produits sous forme libre, soluble et leur spécificité à la MC-LR a été évaluée par ELISA et résonance plasmonique de surface. Les résultats obtenus montrent que les scFv sélectionnés sont tous capables de reconnaître la MC-LR. Néanmoins, ces résultats sont peu reproductibles et remettent en question le protocole de renaturation utilisé. Un travail de fond sur l’optimisation du protocole de renaturation s’avèrerait nécessaire pour les scFv ici sélectionnés, afin d’identifier les paramètres précis aboutissant à la perte ou au gain de leur fonctionnalité. / Cyanobacteria are ubiquitous microorganisms that present a worldwide concern to public health authorities because of the toxicity of the cyanotoxins they produce. Some cyanotoxins are hepatotoxins such as microcystins (MCs). At least 200 variants of MCs have been identified till today. In our study, we focus on MC-LR, a monocyclic heptapeptide (cyclo-(D-Ala-L-Leu-D-erythro-β-methylAsp-L-Arg-ADDA-D-Glu-N-methyldehydro-Ala), since it is the most frequently detected and one of the most toxic. In our study, we are interested in developing a fast, sensitive and reliable method to detect MCs. The project aims to develop an alternative pollution detection method that would be better suited to field measurements than the physicochemical methods currently available. The originality of this project lies in the use of two different approaches to select a panel of antibodies suitable for the development of immunodetection tests. The first one is based on the hybridoma technology for the production of monoclonal antibodies. The second one is based on phage display technique to select antibody fragments that are specific to MC-LR from a library of approximately 109 phages, expressing on the surface scFv fragments (Shahsavarian et al., 2014). Two monoclonal antibodies were selected using the first approach, and their specificity was evaluated using ELISA technique. Along with three scFvs selected from phage display approach. An additional scFv was added to this list: 3A8, selected from a previous study (McElhiney et al., 2002) and also specific to MC-LR. The scFvs were cloned into an expression vector in order to get each clone in its scFv soluble form. Then, their specificity to MC-LR was evaluated using ELISA technique and Surface plasmon resonance. The results show a potential specificity to MC-LR. Nevertheless, these results are not very reproducible and call into question the refolding protocol used. A thorough work on this protocol optimization would be necessary, in order to find the key parameters that control the loss or gain of their functionality

Les anticorps catalytiques (ou abzyme) ont fait l’objet de nombreuses recherches et ont été produits pour réaliser de nombreuses réactions. Ces protéines ont été ensuite découvertes dans le sérum d’individus sains ou atteints de pathologies, dont les pathologies autoimmunes. Les études suggèrent que ces abzymes peuvent avoir des effets bénéfiques ou délétères sur la santé des individus. L’origine des anticorps catalytiques et leur rôle restent ambigus et doivent être approfondis. Nous avons développé une nouvelle stratégie visant à étudier les abzymes, basée sur la technologie du phage display. Nous avons construit 4 banques de fragments d’anticorps, chacune présentant un répertoire immun différent (fond génétique et état d’immunitaire) : saine et naïve, saine et immunisée, autoimmune et naïve, et autoimmune et immunisée. Les stratégies d’amplification et de clonage des régions variables des immunoglobulines ont été conçues afin d’optimiser la taille et la diversité des banques. Nous avons rassemblé les 4 banques en une banque unique élargie contenant 2.7×109 séquences. L’analyse des séquences a mis en évidence des différences dans les profils d’expression des sous-groupes de gènes selon la banque. Nous avons ensuite procédé à la sélection d’abzymes à activité β-lactamase en utilisant deux cibles : un peptide cyclique, et un dérivé de sulfone pénam, inhibiteurs de l’enzyme. Nous avons sélectionné 5 abzymes. Chacun de ces immunoglobulines ont des séquences protéiques propres, incluant un potentiel site actif. Ces résultats montrent que différents motifs peuvent assurer la fonction catalytique de la β-lactamase, confirmant la flexibilité moléculaire de cette enzyme. / Catalytic antibodies (or abzymes) have been the focus numerous studies for some decades and have been produced with the ability to catalyze a wide range of reactions. They have also been discovered naturally in normal physiological and pathological conditions, notably on the background of autoimmune disease. Some have beneficial effects and others are detrimental to individual’s health. Hence, the origin of abzymes and their role in the immune response are ambiguous and must be enhanced. We have developed a novel strategy for the study of abzymes based on the phage display technology. We have constructed 4 libraries representing 4 murine immune repertoires with different genetic backgrounds and immunological states : healthy and naïve, healthy and immunized, autoimmune and naïve , and autoimmune and immunized. The strategies for the amplification and cloning of the immunoglobulin (lg) variable regions have been designed to optimize the size and diversity of the libraries. We have been able to pool the four libraries to create a large repertoire of size 2.7x109. After sequence analysis, we have found a number of statistically significant differences between the libraries. We have then used two strategically chosen targets to select for antibodies endowed with β lactamase activity : a cycle peptide and a penam sulfone, both inhibitors of the enzyme. We have selected for a total of 5 lgs endowed with β lactamase activity. The selected abzymes have different amino acid sequences. 3D modeling has provides insights on potential active sites demonstrating the ability of different structures to maintain the β lactamase activity and confirming the flexibility of the active site.