CD146 est une molécule d’adhésion appartenant à la superfamille des immunoglobulines qui existe sous trois formes, deux isoformes membranaires et une forme soluble. Elle a été découverte initialement dans les cellules de mélanome humain où son expression est un marqueur de mauvais pronostic. Depuis elle a été décrite dans de nombreux types de cancer (prostate, sein, rein, poumon non à petites cellules, …). Elle est aussi exprimée sur l’ensemble de l’endothélium vasculaire.Dans la première partie de ce travail, nous avons montré que CD146 soluble provient du clivage de l’ectodomaine des isoformes longue et courte de CD146 respectivement par ADAM 10 et Tace (ADAM 17). De plus, nous avons identifié deux autres isoformes de CD146 soluble provenant d’un épissage alternatif, I10-sCD146 et I5-13-sCD146. Ces différentes formes de CD146 soluble agissent sur l’endothélium vasculaire en stimulant l’angiogenèse.Dans la seconde partie du travail, nous avons généré un anticorps anti-CD146 capable de détecter CD146 dans les cellules cancéreuses mais pas dans les cellules qui l’expriment dans les conditions physiologiques (cellules endothéliales, cellules musculaires lisses). Nous avons montré que cet anticorps présente un intérêt diagnostique et un intérêt thérapeutique. Son mécanisme d’action implique une internalisation de la molécule CD146, ce qui permet d’envisager une utilisation en médecine personnalisée. / CD146 is an adhesion molecule belonging to the immunoglobulin superfamily that exists as three forms, two membrane isoforms and a soluble form. It was originally discovered in human melanoma cells where its expression is a marker of poor prognosis. Since it has been described in many types of cancer (prostate, breast, kidney, non-small cell lung cancer, ...). It is also expressed throughout the vascular endothelium.In the first part of the study, we showed that soluble CD146 originates from the shedding of the ectodomain of the long and short isoforms of CD146 by ADAM 10 and Tace (ADAM 17) respectively. In addition, we identified two other isoforms of soluble CD146 generated by alternative splicing, I10-sCD146 and I5-13-sCD146. These different forms of soluble CD146 display effects on the vascular endothelium by stimulating angiogenesis.In the second part of the study, we generated an anti-CD146 antibody able to detect CD146 in cancer cells but not in cells that express the molecule in physiological conditions (endothelial cells, smooth muscle cells). We have shown that this antibody displays both diagnostic and therapeutic interests. Its mechanism of action involves the internalization of CD146, allowing a potential use in personalized medicine.

Trois bactéries du genre Yersinia sont pathogènes pour l’homme : Yersinia pestis (bacille de la peste), et les bactéries entéropathogènes Yersinia pseudotuberculosis et Yersinia enterocolitica. Yersinia pestis est responsable de plus de 20 000 cas humains de peste déclarés à l’Organisation Mondiale de la Santé (OMS) ces dix dernières années dans différents foyers en Afrique, Asie et Amériques. Considérée aujourd’hui à tort comme une maladie du passé, elle est au contraire classée parmi les maladies réémergentes Même si elle ne se présente plus sous la forme d’épidémies massives, elle pose encore au monde actuel d’importants défis de par son extrême gravité, sa rapidité de dissémination, une apparition de résistances aux antibiotiques et une éventuelle utilisation terroriste du bacille. Dans ce contexte, l’immunothérapie contre Y. pestis pourrait être une bonne alternative pour traiter la peste bubonique et pulmonaire. Un des objectifs de cette thèse était de produire des anticorps monoclonaux murins contre trois protéines de l’injectisome (YscF, YscC et LcrV), un facteur de virulence clé des Yersinia. Les anticorps obtenus ont été caractérisés et pour certains leurs épitopes identifiés. Par la suite, en collaboration avec Elisabeth Carniel à l’Institut Pasteur, leur pouvoir neutralisant a été évalué in vivo dans un modèle murin de peste bubonique. Ces mêmes anticorps monoclonaux, produits contre les protéines de l’injectisome sont en cours d’évaluation pour la mise au point d’un test de diagnostic rapide de Y. pestis dans différents fluides et échantillons biologiques. Yersinia pseudotuberculosis et Yersinia enterocolitica sont présentes dans le monde entier et sont transmises par contamination à partir de viande de porc mal cuite, de lait ou produits laitiers et de végétaux, ou par contact avec des animaux porteurs sauvages ou domestiques. Une transmission interhumaine par voie fécale-orale est également possible. Ces bactéries sont responsables très fréquemment d’infections entériques. Cependant leur recherche dans les coprocultures n’est pas réalisée de façon systématique en laboratoires d’analyses médicales du fait de leur croissance lente et difficile sur les milieux usuels, ce qui rend leur isolement à partir de fèces difficile. De plus, les procédures de routine sont coûteuses et longues. Cela entraine probablement une sous-estimation de l’incidence des infections à Yersinia entéropathogènes, la prescription de traitements non adaptés et la réalisation d’appendicectomies non nécessaires, d’où la nécessité de développer des tests de diagnostic rapides, spécifiques, sensibles et faciles à utiliser. Un des objectifs de cette thèse était de produire un panel d‘anticorps monoclonaux murins contre les principaux biotypes et sérotypes pathogènes de Y. pseudotuberculosis et Y. enterocolitica pour le développement de tests de diagnostic immunologiques (ELISA et tests bandelettes) répondant aux caractéristiques recherchées et utilisables directement avec des échantillons biologiques humains. / Three bacteria of the genus Yersinia are pathogenic for the human: Yersinia pestis (the plague bacillus) and the enteropathogenic bacteria: Yersinia pseudotuberculosis and Yersinia enterocolitica. Yersinia pestis is responsible for more than 20,000 human cases of plague declared to the World Health Organization (WHO) during the ten last years in different areas from Africa, Asia and America. Mistakenly considered today as a disease from the past, on the contrary, the plague is re-emerging. Even if it doesn’t occur as a massive epidemic, it still lays down a challenge to the world for its important severity, its quick spreading, the appearance of antimicrobial resistance and a potential use for terrorism. Under the circumstances, the immunotherapy against Y. pestis could be a good option to treat bubonic and pneumonic plague. One the aims of this thesis was to produce murine monoclonal antibodies against the three proteins of the injectisom (YscF, YscC, LcrV), a key virulence factor of Yersinia. The obtained antibodies were characterized and for certain, the epitopes were identified. Then, in collaboration with Elisabeth Carniel from Institut Pasteur, their therapeutic effect was evaluated in vivo with a bubonic plague model in mice. The antibodies generated against the proteins from the injectisom are now evaluated in a diagnosis test for a fast detection of Y. pestis in different biological samples. Yersinia enterocolitica and Yersinia pseudotuberculosis, the two enteropathogenic Yersinia species for humans, have a worldwide distribution and are among the most frequent agents of human diarrhea in temperate and cold countries. However, research of enteropathogenic Yersinia is not consistently performed in medical laboratories because of their specific growth characteristics, which makes their isolation from the stool samples difficult. Moreover, current procedures for isolation are expensive and time consuming, which leads to underestimation of the incidence of yersiniosis and prescriptions of inappropriate antibiotic treatments. One the aims of this thesis was to produce different murine monoclonal antibodies against the main pathogenic biotypes and serotypes of Y. pseudotuberculosis and Y. enterocolitica for the development of fast, sensitive, specific and easy-to-use immunoassays (ELISA and dipsticks), useful for both human and veterinary diagnosis.

Le mélanome est la forme la plus agressive des cancers de la peau. Si sa prise en charge à des stades précoces est de bon pronostic, l’espérance de vie des patients chute dramatiquement pour les stades métastatiques. Malgré les avancées thérapeutiques spectaculaires récentes, le problème majeur réside dans la résistance aux traitements et la récidive et le défi principal est désormais de tendre vers un contrôle efficace et durable. Les anticorps monoclonaux (AcM) ont la capacité de cibler et éliminer spécifiquement la cellule tumorale tout en recrutant des cellules du système immunitaire, permettant de développer et/ou renforcer l’immunité de l’hôte avec le développement d’une réponse immune anti-tumorale de type vaccinale. Dans un modèle de tumeur solide de mélanome murin après greffe sous-cutanée des cellules B16F10, nous avons étudié le potentiel immunomodulateur de l’AcM TA99 qui cible un antigène de surface TYRP-1 surexprimé dans les mélanocytes tumoraux. Nos résultats montrent qu’environ 30% des souris sont protégées sur le long-terme et présentent une réponse immunitaire humorale et cellulaire mémoire. Par ailleurs, l’analyse de l’infiltrat immunitaire chez les souris qui échappent au traitement par l’AcM TA99 et qui développent une tumeur à plus ou moins long terme, montre une surexpression de PD-1 et Tim3 associée à une perte de fonctionnalité des cellules effectrices au sein de la tumeur. Ce même phénotype a été observé sur des biopsies de patients atteints de mélanome métastatique. Nous montrons aussi dans le cadre de ce travail que, le blocage de l’axe PD1/PD-L1 par inoculation d’un AcM anti-PD1 au moment de l’échappement, potentialise la réponse immunitaire anti-tumorale et entraîne une augmentation de la survie. Cependant, l’absence de régression complète suggère la mise en place d’autres voies immunosuppressives. En effet nous avons observé une surexpression des ectonucleotidases CD39 et CD73 dans le micro-environnement tumoral suggérant l’implication de l’adénosine dans la résistance au traitement de l’AcM TA99 plus l’α-PD-1. Ce résultat ouvre des perspectives intéressantes pour le blocage concomitant la voie de l’adénosine et de l’axe PD1/PD-L1. Une autre stratégie a consisté à améliorer les effets immunomodulateurs précoces de l’AcM TA99 en le combinant avec l’oxaliplatine, chimiothérapie favorisant la mort immunogénique. Bien que les combinaisons thérapeutiques testées dans cette étude montrent des effets in vivo encourageants avec un délai significatif dans la survie globale, aucune augmentation significative de la réponse anti-tumorale sur le long terme n’a pu être observée, suggérant la mise en place d’autres voies immunosuppressives non redondantes ou des stratégies de combinaisons non adaptées. Une analyse dynamique approfondie, tant phénotypique que fonctionnelle, des différents acteurs cellulaires du micro-environnement tumoral sera une étape clé dans la mise en place de combinaisons pertinentes en association avec l’AcM TA99. Ce travail prend d’autant plus d’intérêt qu’un essai clinique de phase I (IMC-20D7S) utilisant le flanvotumab (équivalent humain de l’AcM TA99) réalisé chez 27 patients atteints de mélanome métastatique, montre des effets cliniques intéressants sans effets secondaires sévères, ouvrant la voie au développement de combinaisons thérapeutiques associées à cet AcM. / Melanoma is the most aggressive form of skin cancer. Although early management is of good prognosis, the survival of patients decrease dramatically for metastatic stages. Despite the recent spectacular therapeutic advances, the major problem lies in resistance to treatment and relapse and the main challenge now is to develop an effective and sustainable control. Monoclonal antibodies (mAbs) have the ability to specifically target and eliminate tumor cells while recruiting cells from the immune system, to develop and / or enhance the immunity of the host with the development of a vaccinal immune response. In a solid tumor model of murine melanoma after subcutaneous transplantation of B16F10 cells, we investigated the immunomodulatory effect of TA99 mAb targeting a TYRP-1 surface antigen overexpressed in tumor melanocytes. Our results showed that about 30% of mice are protected in the long term and have an antitumoral humoral and cellular immune response. Moreover, the analysis of the immune infiltrate in mice that escape to the treatment with TA99 mAb and develop a tumor, shows an overexpression of PD-1 and Tim3 associated with a loss of effector cell functions within the tumor. This same phenotype has been observed in biopsies of patients with metastatic melanoma. Thus, blocking the PD-1 / PDL-1 axis by inoculation of an anti-PD1 mAb at the time of tumor escape potentiates the anti-tumor immune response and results in increased survival. However, the absence of complete regression suggests the establishment of other immunosuppressive pathways. Indeed we have observed an overexpression of CD39 and CD73 ectonucleotidases in the tumor microenvironment suggesting the involvement of adenosine in the resistance mechanisms observed and opening interesting perspectives for the concomitant blocking of this pathway and the PD1 / PDL-1 axis. Another strategy has been to improve the early immunomodulatory effects of TA99 mAb by combining it with oxaliplatin, a chemotherapy that promotes immunogenic death. Although the therapeutic combinations tested in this study showed encouraging in vivo effects with a significant delay in overall survival, no significant increase in the long-term anti-tumor response was observed, suggesting the establishment of other non-redundant immunosuppressive mechanisms or unsuitable combinations strategies. Both phenotypic and functional analysis of the different cellular actors of the tumor microenvironment will be a key step in the implementation of relevant combinations in association with the TA99 mAb. This work is highlighted by a phase I clinical trial (IMC-20D7S) using flanvotumab (human equivalent of mAb TA99) in 27 patients with metastatic melanoma that shows interesting clinical outcome without severe side effects, opening the way for the development of therapeutic combinations associated with this mAb.

L'évolution par sélection naturelle se compose d'une succession de trois étapes : mutations, sélection et prolifération. Nous nous intéressons à la description et à la caractérisation du résultat d'une étape de sélection dans une population composée de nombreux variants. Après sélection, cette population va être dominée par les quelques meilleurs variants, ceux qui ont la plus grande capacité à être sélectionnés, ou plus grande « sélectivité ». Nous posons la question suivante : comment est distribuée la sélectivité des meilleurs variants dans la population? La théorie des valeurs extrêmes, qui caractérise les queues extrêmes des distributions de probabilités en terme de 3 classes d'universalités, a été proposée pour répondre à cette question. Pour tester cette proposition et identifier les classes d'universalités rencontrées dans ce genre de problème, nous avons procédé à une sélection quantitative de banques composées de $10^5$ variants d'anticorps grâce à la technique du phage display. Les données obtenues par séquençage à haut débit du résultat de la sélection de nos banques nous permettent d'ajuster la distribution de sélectivités obtenue sur plus de deux décades. / Evolution by natural selection involves the succession of three steps: mutations, selection and proliferation. We are interested in describing and characterizing the result of selection over a population of many variants. After selection, this population will be dominated by the few best variants, with highest propensity to be selected, or highest “selectivity”. We ask the following question: how is the selectivity of the best variants distributed in the population? Extreme value theory, which characterizes the extreme tail of probability distributions in terms of a few universality class, has been proposed to describe it. To test this proposition and identify the relevant universality class, we performed quantitative in vitro experimental selections of libraries of > $10^5$ antibodies using the technique of phage display. Data obtained by high-throughput sequencing allows us to fit the selectivity distribution over more than two decades. In most experiments, the results show a striking power law for the selectivity distribution of the top antibodies, consistent with extreme value theory.

Thèse de doctorat : Biologie cellulaire et moléculaire : Paris 12 : 2006. / Bibliogr. f. 166-176.

Reproduction de : Thèse d'exercice : Pharmacie : Nantes : 2009. / Bibliogr.

Mémoire (M.Sc.B.)--Université du Québec à Chicoutimi, 1991. / Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2003. / Bibliogr. Publié aussi en version électronique.

Cette thèse porte sur la sélection d’anticorps humains et la découverte de nouveaux biomarqueurs en vue d’un diagnostic et d’une thérapie de l’athérosclérose. Le premier volet concerne, dans un premier temps, la sélection d’anticorps humains dans un contexte physiopathologique chez un modèle animal de l’athérosclérose. La sélection in vivo a permis de sélectionner des anticorps sur large pannel de cibles dans leur conformation native et sous l’influence de leur microenvironnement. Suite à cela, afin d’accéder à la spécificité des clones, une méthode innovante de criblage a été développée, la cytométrie de flux à moyen débit. Cette technique, contrairement à l’ELISA couramment utilisé pour la caractérisation d’anticorps ou de peptides, ne nécessite pas de connaitre l’antigène et permet également de travailler à des concentrations de protéines moindres. Ainsi, deux cents anticorps ont pu être sélectionnés. Les tests d’affinité et de caractérisation de ces anticorps ont, par la suite, mené à l’identification d’une nouvelle cible de la plaque d’athérome, la galectine 3, protéine impliquée dans l’activation des macrophages ainsi que la rétention des LDL oxydées par ces dernières. Le deuxième volet concerne une seconde approche de criblage in silico des anticorps issus de la sélection in vivo, notamment grâce à l’utilisation de techniques de séquençage haut débit (Pacific Biosciences). Les résultats de cette étude pilote ont permis demettre en exergue plusieurs points : (1) la possibilité d’obtenir des séquences >1000bpcorrespondant à des scFv après analyse par IMGT/HighV-QUEST (database des immunoglobulines internationales) et (2) la possibilité d’identifier des séquences de clones préférentiellement enrichies après une sélection in vivo. En conclusion et perspectives, ces deux méthodes de criblage complémentaires nous donnent accès à de nouvelles voies d’obtention d’anticorps humains pour (1) le couplage à des nanoparticules pour le diagnostic par IRM de la plaque d’athérome ainsi que (2) apporter une thérapie in situ au site inflammatoire. / This thesis is based on the selection of human antibodies and identification of newbiomarkers to develop a diagnosis and a therapy of atherosclerosis. The part one treats, first,the selection of human antibodies in a pathophysiological context in an animal model ofatherosclerosis. To access not only to a large panel of targets but also proteins in their nativeconformation and influenced by their microenvironment, an in vivo selection was performed.In a second time, an innovative high throughput flow cytometry screening was implemented.Contrary to the use of ELISA screening which needs to have an identified target, the flowcytometry doesn’t have this limitation and uses a lower quantity of proteins than ELISAassays. By this screening, two thousand clones were selected. Characterization and specificitytests of these antibodies have yielded to the discovery of galectin 3 has a new biomarker. Thisprotein is implicated in macrophage activation, binding of oxLDL by macrophages to formfoam cells. The second part is about a second screening approach of the antibodies issuingfrom the in vivo selection by using Next Generation Sequencing methods (PacificBiosciences). The results of this primary study allowed for highlighingt two points: (1) thefeasibility to obtain long reads >1000bp identified as scFv after analysis by IMGT/HighVQUEST(international database of immunglobulins) and (2) the feasibility to identify hits ofclones preferentially enriched during the in vivo selection. In conclusion and perspectives,these two complementary methods give the opportunity to obtain human antibodies for (1) thecoupling to nanoparticles for diagnosis by MRI of atheroma plaque and (2) serve as ligandsfor in situ delivery of drugs.

Cette thèse étudie trois sujets relevant de la biologie structurale, de lagénétique et de l'immunologie.Premièrement, nous développons de nouveaux prédicteurs de l'affinité deliaison de complexes protéiques, produisant des résultats de niveau ``état del'art''. Nous calculons d'abord 12 variables modélisant diverses propriétésstructurales des complexes. Nous générons et évaluons des estimateursutilisant des sous ensembles de ces variables, de façon à identifier les plusperformants. Le logiciel associé est distribué dans la Structural BioinformaticsLibrary.Deuxièmement, nous proposons de nouvelles analyses de complexes Ig-Ag.D'une part nous concevons un classificateur distinguant les types de ligand desIg. D'autre part, nous montrons que le modèle précédent prédit fidèlementl'affinité de complexes Ig-Ag. Enfin, nous quantifions la contribution des CDR3de la chaine lourde à l'affinité de liaison, et montrons qu'il contribuesignificativement plus que les autres CDR.Enfin, nous nous intéressons à la modélisation de la diversité des répertoiresde chaîne lourde des Igs, à partir de données de séquençage de CDR3, dans unmodèle de vaccin chez le poisson. Nous analysons les répertoires dans troisconditions: naifs, vaccinés et vaccinés + infectés. Nous comparons lesrépertoires de deux individus en utilisant la « earth-mover distance », laquelleexploite la correspondance entre clonotypes de deux répertoires, révélant ainsides informations inaccessibles aux méthodes basées sur les indices dediversité.Dépôt de thèseDonnées complémentairesPour caractériser la notion de réponse immunitaire publique / privée, nousquantifions le chevauchement des clonotypes exprimés entre individus de lamême ou de différentes conditions / This thesis investigates three topics at the cross-roads of structural biology,genetics and immunology.First, we develop a pipeline to design and select binding affinity predictors forprotein complexes, yielding state-of-the art results. The first step is the designand computation of 12 different variables accounting for geometric andphysico-chemical properties of the complexes. The second step is thegeneration and evaluation of models using subsets of these variables, followedby the selection of the best performing ones. The corresponding software isdistributed within the Structural Bioinformatics Library.Second, we provide an analysis of the interface properties of Ig-Ag complexes.In particular, we design a classifier using two descriptors, which is able todistinguish ligand types. We also apply the previous binding affinity predictionmodel to Ig-Ag complexes and obtain accurate predictions. We then develop aquantitative model for the contribution of VH CDR3 to the binding affinity andinteraction specificity, and show that it contributes significantly more thanother CDRs.Third, we model the diversity of VH CDR3 repertoires from Ig RNA sequencingdata in a fish vaccination model. We analyze repertoires from three conditions:naive, vaccinated and vaccinated + infected fish. Comparison of the repertoiresof two individuals uses the earth-mover distance (EMD). By exploiting amapping between the clonotypes of the repertoires, we show that EMD revealsinformation beyond classical methods based on diversity indexes. Tocharacterize the notion of public / private immune response, we quantify theoverlap of clonotypes between individuals of the same or different conditions