La recherche de nouvelles molécules à visée thérapeutique ou diagnostic ciblant les récepteurs membranaires incluant les RCPGs, les récepteurs à tyrosine kinase et les canaux ioniques sont au coeur des recherches investies par les entreprises pharmaceutiques. Dans ce projet nous avons étudié et caractérisé des domaines variables de chaîne lourde d'anticorps de lamas (sdAbs) qui peuvent contourner certaines limites liées à l'utilisation des anticorps monoclonaux ou des petites molécules. En effet, de par leurs particularités structurales qui les rendent particulièrement intéressants en termes de stabilité, d'affinité et de reconnaissance d'antigène, les sdAbs représentent etre une alternative prométeuse. Dans ce manuscrit sont exposés les travaux effectués sur les récepteurs aux tyrosines kinases appartenant à la famille des ErbBs et les récepteurs au glutamate mGluRs (RCPG). En plus d'avoir sélectionné des sdAbs hautement spécifiques de ces différents antigènes, ces molécules ont également montré des caractéristiques très étonnantes et inattendues. En effet, la majeure partie des sdAbs sélectionnés présentent une spécificité pour une conformation du récepteur particulière (forme active ou inactive). Cette particularité très pertinente nous ouvre un spectre d'application très diversifié, car elle permet de cibler et d'analyser les récepteurs dans ces différents états d'activation. Ajouté à cela, certains sdAbs possèdent une activité de modulateur allostérique, voir même présentent un effet agoniste. Ces résultats très encourageants nous ouvrent de nouvelles perspectives, et ces molécules représentent une nouvelle approche pour la modulation et l'étude des ces récepteurs. / The research for new therapeutic or diagnostic molecules targeting membrane receptors, including GPCRs, tyrosine kinase receptors and ion channels are the heart of the research invested by pharmaceutical companies. In this project we used the variable domain of llama antibody heavy chain also called single domain antibodies (sdAbs) that can bypass some limitations to the use of monoclonal antibodies or small molecules. Indeed, because of their structural features that make them particularly interesting in terms of stability, affinity and antigen recognition, sdAbs represent a very promising candidates that can be used in various fiels of application: as fluorescent probes , screening tools , or therapeutic molecules. In this manuscript are exposed the work performed on the tyrosine kinases receptor belonging to the ErbBs family and metabotropic glutamate receptors, mGluRs (GPCRs).We selected very highly specific sdAbs directed against antigen of interest, but these molecules have also shown very surprising and unexpected particularities. Indeed, most of the selected sdAbs exhibit specificity for a particular conformation of the receptor (active or inactive form). This very relevant feature opens an highly diversified application spectrum, because it allows to identify and analyze these receptors in different states of activation. Added to this, some sdAbs present an allosteric modulator activity, or even present an agonist effect. These encouraging results open up new perspectives, and these molecules represent a new approach for modulation and study of these membrane receptors.

Le VIH-1 est l'agent infectieux qui cause le SIDA. De nombreuses thérapies existent pour combattre le SIDA mais aucune ne permet son éradication et des résistances apparaissent. Le développement de nouvelles thérapies est donc nécessaire. Les anticorps simple-domaine (sdAb) de lamas présentent les propriétés idéales pour le développement de molécules neutralisantes. Des lamas ont donc été immunisés avec Vpr et les formes native, ou induite par un miniCD4, du trimère de gp140 (partie extracellulaire de l'enveloppe (Env)). Des banques de sdAbs ont ensuite été construites et des sélections par phage display et par double hybride ont été réalisées. Trois sdAbs se liant au site de liaison du co- récepteur de l'Env et un sdAb se liant au site de liaison du CD4 ont ainsi été sélectionnés. Ces sites sont conservés mais difficile d'accès pour des immunoglobulines conventionnelles. Ces sdAbs ont ensuite été caractérisés par ELISA, SPR et cytométrie de flux pour leur capacité de liaison à différentes Env, et en « single round assay » pour leur capacité de neutralisation d'un large spectre (LS) de pseudovirus. Des protéines multidomaines (plusieurs sdAbs reliés par un linker) ont ensuite été construites et testées pour leur neutralisation. Plusieurs de ces molécules, neutralisant un LS de virus, pourraient être utilisées dans des microbicides. La stabilité caractéristique des sdAbs, même en absence de formation de pont disulfure, par exemple dans un environnement réducteur tel que le cytoplasme, est primordiale dans le développement d'anticorps intracellulaires (intrabodies). / HIV-1 is the infectious agent of AIDS. Numerous therapies exist to fight AIDS, but they are not able to eradicate it, and resistances appear. So, new therapy development is necessary. Single-domain antibodies (sdAb) of llamas have ideal properties to develop neutralizing molecules. So, llamas have been immunized with Vpr and with free or miniCD4 induced trimeric gp140 (extracellular part of the envelope (Env)). SdAb libraries have been built and selections were done by phage display and yeast two hybrid. Three sdAbs targeting the co-receptor binding site of the Env and one sdAb targeting the CD4 binding site have been selected. These sites are conserved but inaccessible by conventional immunoglobulins. These sdAbs have been characterized by ELISA, SPR and FACS for their ability to bind different Env and by single-round assay for their neutralization ability. Multimeric proteins (linked sdAbs) have been built and tested for their neutralization ability. Several of these molecules are able to neutralize a broad spectrum of pseudoviruses. They can be used in microbicides. The characteristic stability of these sdAbs, even without disulfide bound formation, ie into reducing environment, as the cytoplasm, is primordial for intracellular antibody (intrabody) development. One sdAb anti-Vpr has been selected using the Sos Recruitment System (SRS), an yeast two-hybrid system allowing detection of cytoplasmic protein-protein interactions. This sdAb is able to alter the localization of its antigen into eukaryotic cells. It is a proof of concept ot the use of SRS in the selection of intracellularly functional sdAbs.