Ce travail étudie l'intérêt de l'ajout d'hydrolysats de levure dans un procédé de culture de cellules CHO productrices d'anticorps en vue, d'une part, de déterminer leur condition d'utilisation et leur rôle, et, d'autre part, de caractériser les composés actifs. Pour répondre à ces objectifs, une démarche intégrant des études cinétiques, des stratégies de fractionnement et l'analyse biochimique des hydrolysats et de leurs fractions a été développée. En premier lieu, il a été montré que les hydrolysats de levure présentent des effets significatifs sur les cultures selon leur composition et les conditions d'ajout. De même, des effets synergiques ont été mis en évidence par le mélange d'hydrolysats générés à partir de différents procédés. D'autre part, des études cinétiques ont permis de corréler l'influence positive des hydrolysats sur la croissance cellulaire à l'amélioration du métabolisme énergétique. Dans un deuxième temps, la nature biochimique et le rôle des composés actifs ont été étudiés par la mise en oeuvre d'un procédé de nanofiltration membranaire et la reconstitution de mélanges de molécules contenues dans un extrait de levure (EXL). Ces résultats ont mis en évidence l'intérêt des di- et tri-peptides pour approvisionner le métabolisme énergétique et de molécules non nutritives, de poids moléculaire supérieur à 500 Da, pour stimuler la vitesse spécifique de croissance des cellules. Finalement, le rétentat issu de la nanofiltration de l'EXL a été fractionné à l'aide de divers procédés chromatographiques, unitaires ou associés, pour caractériser les propriétés physico-chimiques des composés actifs. L'effet des fractions sur la culture de cellules a alors souligné l'intérêt des molécules chargées positivement, et plus particulièrement, des peptides hydrophiles et cationiques pour stimuler la croissance des cellules. Ainsi, nos travaux permettent de mieux appréhender les mécanismes d'action des hydrolysats de levure sur les cellules CHO productrices d'anticorps et proposent des voies d'optimisation pour la simplification d'additifs complexes dans les milieux de culture dédiés à la culture de cellules animales / This work studies the interest of the addition of yeast hydrolysates in culture medium of CHO cell producing antibody, to determine the operating conditions and their role, but also to improve the characterization of active compounds. In this way, an integrated approach including kinetic studies, fractionation strategies and biochemical analysis of hydrolysates and of their fractions was developed. First, we showed that yeast hydrolysates exhibited various properties depending on their composition and the operating conditions. In addition, synergistic effects were observed with different hydrolysate mixtures. Besides, kinetic studies underlined that the positive influence of hydrolysates on cell growth is correlated with energetic metabolism improvement. Then, the biochemical nature and the role of active compounds were studied by the implementation of a nanofiltration process and the reconstitution of mixtures of molecules contained in a yeast extract (YE). The results highlighted the interest of di- and tri-peptides to supply energetic metabolism, and of non-nutritive molecules, exhibiting a molecular weight greater than 500 Da, to stimulate the specific cell growth rate. Finally, the retentate fraction of nanofiltrated YE was fractionated by various chromatographic processes to characterize the physico-chemical properties of active compounds. The effect of fractions on cell culture emphasized the positive effect of positively charged molecules, especially hydrophilic and cationic peptides, to stimulate the cell growth. Thus, our work provides important insights in yeast hydrolysate mechanisms on CHO cells and suggests procedures to simplify such a complex additive of media dedicated to mammalian cell culture

Le cancer de l’ovaire est la première cause de décès par cancer gynécologique en France et il présente un fort taux de récidive justifiant la recherche de nouvelles thérapeutiques. Notre projet consiste à développer et à explorer sur des modèles expérimentaux précliniques de carcinose péritonéale de nouveaux agents thérapeutiques radiopharmaceutiques et des voies d’administration innovantes ciblant plus particulièrement la maladie résiduelle micro-métastatique présente après chirurgie de cytoréduction. Nous utilisons des anticorps monoclonaux internalisants spécifiques d’un récepteur membranaire surexprimé dans le cancer de l’ovaire et d’autres cancers gynécologiques, le récepteur de type 2 de l’hormone anti-müllerienne (AMHR2). Ces anticorps sont couplés à des radionucléides aux propriétés thérapeutiques : le Lutecium-177 (un émetteur de particules beta moins) et le Bismuth-213 (un émetteur de particules alpha) réalisant un traitement de radioimmunothérapie. Ils sont évalués après injection intrapéritonéale mais également en utilisant la technique RadioImmunoThérapie Intrapéritonéale Brève (BIP-RIT) consistant à instiller de fortes activités d’anticorps radiomarqués dans le péritoine avant d’en réaliser un rinçage abondant, à l’image de la chimiothérapie hyperthermique intrapéritonéale (CHIP). Sont étudiés sur différents modèles la biodistribution, la dosimétrie, la toxicité et l’efficacité thérapeutique des différentes combinaisons de radionucléides et de voies d’administration. La BIP-RIT présente un profil de biodistribution et de dosimétrie toujours favorable, quel que soit le radionucléide utilisé même si l’utilisation du Bismuth-213 apparait plus particulièrement adaptée à cette technique (bonne efficacité thérapeutique avec absence de toxicité). L’imagerie PET/CT de la biodistribution in-vivo de ces anticorps a été réalisée à l’aide de l’émetteur de positrons Zirconium-89 ouvrant la voie à une approche théragnostique du traitement des cancers gynécologiques AMHR2+ par (radio)immunothérapie. Les mécanismes d’action thérapeutique d’une version humanisée de l’anticorps anti-AMHR2 sont également étudiés. Ce travail ouvre des perspectives cliniques intéressantes dans la prise en charge du cancer de l’ovaire. / Ovarian cancer is the first cause of cancer death from gynaecologic malignancy in France and it has high rate of recurrence justifying the development of new therapeutic tools. Our project aims at developing new radiopharmaceuticals and innovative route of administration to target the small volume residual disease after complete cytoreductive surgery of peritoneal carcinomatosis on preclinical models. We use internalising monoclonal antibodies specific of the anti-müllerian hormone type 2 receptor (AMHR2), overexpressed in ovarian cancer and gynaecologic malignancies. Antibodies are radiolabelled with Lutecium-177, a beta minus emitter, and Bismuth-213, an alpha emitter, to perform radioimmunotherapy. Radiolabelled antibodies are injected intraperitoneally but also after Brief IntraPeritoneal RadioImmunoTherapy (BIP-RIT), a technique delivering high activities in the peritoneal cavity for a short time before washing, like Hyperthermic IntraPEritoneal Chemotherapy (HIPEC). We studied biodistribution, dosimetry, toxicity and therapeutic efficacy on various models and combinaison of radionuclides and route of administration. BIP-RIT appears to be always favourable in term of biodistribution and dosimetry (especially for the tumour-over-blood ratio) whatever the radionuclide used. Bismuth-213 is particularly adapted for radioimmunotherapy of small residual tumours, showing therapeutic efficacy with no toxicity. PET/CT imaging of radiolabelled antibodies with Zirconium-89 was performed and may be used as a theranostic tool for (radio)immunotherapy with anti-AMHR2 antibodies. The anti-tumour efficacy mechanisms of a humanized version of anti-AMHR2 antibody are also presented. This work may lead to realistic theranostic options in ovarian cancer in clinic.

Utilistions d'anticorps monoclonaux est une partie prometteuse de la thérapie du cancer. À ce jour, il existe plus de 30 anticorps monoclonaux approuvés pour la thérapie contre le cancer. Plus de 350 anticorps se situent également dans différentes phases du développement clinique. La mésothéline est l'une des cibles les plus prometteuses pour l'immunothérapie. La mésothéline est présente à des niveaux relativement faibles dans les cellules mésothéliales de la plèvre, du péritonéum et du péricarde normaux, mais est fortement exprimée dans un certain nombre de cancers différents, y compris les mésothéliomes, le cancer de l'estomac, les carcinomes à cellules squameuses, le cancer de la prostate, le cancer du pancréas, le cancer du poumon et le cancer de l'ovaire. La mésothéline est une glycoprotéine liée au glycosylphosphatidylinositol (GPI) synthétisée sous la forme d'un précurseur de 69 kDa et transformée de façon protéolytique en une forme sécrétée à 30 kDa (anciennement appelée Facteur de potentialisation des mégacaryocytes (MPF)) et une forme liée à la membrane de 40 kDa. Par ailleurs, il peut être clivé par une protéase et peut produire une forme de mésothéline soluble. Il a été déjà montré que cette forme soluble de mésothéline agit comme un ligand et neutralise les anticorps thérapeutiques ciblant la mésothéline. Par conséquent, les anticorps ne pouvaient pas atteindre les cellules cancéreuses et reste inefficaces. Dans notre travail, nous avons décidé de développer un anticorps discriminant spécifique à la forme associée à la membrane pour surmonter l'antagonisme produit par les formes solubles de mésothéline. Pour ce but, nous avons utilisé une nouvelle méthode d'immunisation de souris, que nous avons d'abord toléré la souris avec une mésothéline soluble et ensuite ré-immunisée avec des cellules exprimant la mésothéline. En utilisant la technologie de phage display, nous avons obtenu près de 150 clones de ciblant mésothéline dans 34 familles de VH-CDR3 parmi lesquelles nous avons identifié seulement 2 familles qui se lient à la mésothéline membranaire avec une affinité élevée et ne reconnaissent aucune autre forme soluble de mésothéline. Ici, nous proposons qu'ils puissent être des bons candidats pour être utilisés pour la thérapie contre le cancer de qui permet de passer à travers la barrière de mésothéline soluble. Pour démontrer leur efficacité pour une utilisation thérapeutique, nous avons construit une CAR avec le sc-Fv d'un anticorps discriminant de la forme membranaire. / Antibody based immune treatment is a promising component of cancer therapy. To date there are more than 30 approved monoclonal antibodies for cancer therapy. More than 350 antibodies are also in different phases of clinical development. Mesothelin is one of the most promising targets for immunotherapy. It is present at relatively low levels in mesothelial cells of the pleura, peritoneum and pericardium of healthy individuals, but is highly expressed in a number of different cancers, including mesotheliomas, stomach cancers, squamous cell carcinomas, as well as prostate, pancreatic, lung, and ovarian cancers. Mesothelin is a glycosylphosphatidylinositol (GPI)-linked glycoprotein synthesized as a 69 kDa precursor and proteolytically processed into a 30 kDa NH2-terminal secreted form (formerly referred to as Megakaryocyte Potentiating Factor (MPF)) and a 40 kDa membrane-bound form. Besides that it can be cleaved by a protease leading to the production of a soluble, shedded, form of mesothelin. It has already been shown that this soluble form of mesothelin acts as a ligand and neutralizes the mesothelin targeting therapeutic antibodies. Therefore antibodies could not reach cancer cells and remained inefficient. In our work we decided to develop discriminating antibodies specific to a membrane associated form so as to overcome the antagonism produced by soluble forms of mesothelin. To this aim we used a novel method of mouse immunization, in which we first tolerized the mouse with soluble mesothelin before immunization with mesothelin expressing cells. By using phage display technology we obtained nearly 150 mesothelin recognizing clones in 34 VH-CDR3 families, among which we identified only 2 families that bind membrane mesothelin with high affinity and do not recognize any other soluble form of mesothelin. Here we suggest that this Fab can be effective candidates to be used for mesothelin expressing cancer therapy being allowed to pass through the soluble mesothelin barrier. To show their efficacy for therapeutic use we constructed a CAR with the sc-Fv of a membrane-form discriminating antibody

Nectine-4 est une molécule d'adhérence membre de la superfamille des immunoglobulines. Elle est localisée au niveau des jonction adhérentes. Exprimée durant l'embryogenèse, nectine-4 n'est pas retrouvée dans les tissus adultes excepté la peau. Des mutations survenant au niveau du gène de la nectine-4 cause le syndrome EDSS affectant le développement de la peau. Nous avons participer à la démonstration que l'expression de nectine-4 est marqueur des carcinomes mammaires,pulmonaires et ovariens. Ainsi, nous avons étudier le role fonctionnel de l'expression de nectine-4 sur la progression tumorale. Les résultats obtenus suggèrent que nectine-4 représente une cible intéressante dans le cadre d'une stratégie d’immunothérapie anti-tumorale.Par l'utilisation d'une méthode multiplex combinant des essais biochimiques, cellulaires et algorithmiques, 5 peptides potentiellement antigéniques ont été identifiés. Toutefois,après génération de lymphocytes cytotoxiques HLA-A*0201 spécifique à partir de PBMC de donneurs sains et la mise en place" de tests de cytotoxicité dirigée; nous avons identifié un nouveau peptide antigénique produit et présenté de façon naturelle à la surface de cellules tumorales. Ce dernier est le peptide nectine-4 N°145 (VLVPPLPSL). En plus de l'identification d'un peptide antigénique, nous avons développé un anticorps monoclonal anti-nectine-4 qui a la capacité de réduire de façon spécifique et significative les capacités métastatiques des cellules tumorales nectine-4 positive.Ainsi, dans cette étude nous avons démontré que nectine-4 qui est un nouveau antigène associé aux tumeurs, affecte la progression tumorale, mais aussi il est possible de cibler cette molécule par des stratégies d'immunothérapie car nous avons pu identifiés un peptide antigénique et un anticorps monoclonal. L'efficacité d'une stratégie d'immunothérapie est en cours de réalisation actuellement. / Nectin-4 is a cell surface adhesion molecule, member of the Ig-superfamily, and is localized at adherens junctions. Nectin4 is expressed during embryogenesis but not in adult tissues, except in the skin. Mutations in nectin-4 gene in humans cause the EDSS syndrome that affects skin development (EctoDermal and Syndactly Syndrome). We and others have recently demonstrated that nectin-4 expression was a tumoral marker of breast, lung and ovarian carcinoma. We thus started to investigate the functional role of nectin-4 overexpression in breast cancer. Using in vitro and in vivo assays, the preliminary results demonstrate that nectin-4 increased the tumorigenicity of malignant cells.Altogether, these results suggest that nectin-4 might be a candidate target forimmunotherapy (vaccination and antibody based therapy). Using a multiplex approachbased on biochemical, cellular and algorithmic assays, five relevant nectin-4 epitopes were identified. Specific cytotoxic T lymphocyte (CTL) populations from healthy donors that recognized and lyzed peptide-pulsed HLA-A*0201 tumor cells were identified. HLAA*0201-restricted CTL that recognized the N4-145 (VLVPPLPSL) nectin-4 epitope was characterized extensively. This CTL kills breast tumor cells that express nectin4, strongly demonstrating that this peptide could be naturally processed and recognized by specific CTL. In parallel, we also tested a blocking monoclonal antibody against the extracellular region of nectin-4. We next demonstrated that this antibody reduced the metastatic capacity of tumors expressing nectin4. To summarize, in this study, we identified nectin-4 as a newcell surface Tumor Associated Antigen and demonstrated its likely implication in cancertumorigenesis. In parallel, we have developed the specific tools required to conduct an effective immunotherapy targeting nectin4 over-expressing cells, which are currently under investigation.

Le système immunitaire adaptatif joue un rôle de premier plan dans la défense contre les infections. La réponse humorale, impliquant la production d'anticorps, est un élément important de la réponse immunitaire adaptative. Au cours d'une infection, des cellules B spécifiques du système immunitaire prolifèrent et libèrent de grandes quantités d'anticorps qui se lient sélectivement à la protéine cible (antigène) trouvée sur le pathogène invasif, induisant la destruction du pathogène.Cependant, le système immunitaire ne répond pas toujours suffisamment efficacement pour détruire les agents pathogènes, et les mécanismes de tolérance empêchent la génération d'anticorps contre les protéines humaines - comme les marqueurs de surface cellulaire sur les cellules cancéreuses ou les cytokines impliquées dans des maladies inflammatoires et auto-immunes - qui pourraient être des cibles thérapeutiques importantes. Par conséquent, il existe un grand intérêt pour la recherche et le développement d'anticorps spécifiques qui peuvent être utilisés pour le traitement des patients par immunothérapie. En raison de leur grande affinité et de leur liaison sélective aux antigènes, les anticorps monoclonaux (mAbs) sont apparus comme des agents thérapeutiques puissants. Les anticorps monoclonaux dérivés de cellules B individuelles ont une séquence unique et présentent une affinité de liaison pour un antigène spécifique. Cependant, jusqu'à maintenant, la découverte des mAbs a été limitée par l'absence de méthodes à haut débit pour le criblage direct et à grande échelle de cellules B primaires non immortalisées pour découvrir les rares cellules B qui produisent des anticorps spécifiques d'intérêt clinique. Ceci est maintenant possible avec l'émergence et l'amélioration des méthodes de compartimentation in vitro pour l'encapsulation et le criblage de cellules uniques dans des gouttelettes picolitriques. Dans mon projet de doctorat, je décris le développement d'immunodosages et de dispositifs microfluidiques pour le criblage phénotypique direct de cellules individuelles à partir de populations de cellules B enrichies. Ce développement a permis une analyse détaillée de la réponse immunitaire humorale, avec une résolution à l’échelle de la cellule unique. C’est aussi un élément essentiel d'un pipeline de détection d'anticorps couplant le criblage phénotypique de cellules individuelles au séquençage d'anticorps sur cellules uniques. Il est maintenant possible, pour la première fois, de cribler des millions de cellules B individuelles en fonction de l'activité de liaison des anticorps sécrétés et de récupérer les séquences d'anticorps / The adaptive immune system plays a leading role in defense against infection. The humoral response, involving the production of antibodies, is an important component of the adaptive immune response. During an infection, specific B cells of the immune system proliferate and release large amounts of antibodies which bind selectively to the target protein (antigen) found on the invading pathogen, inducing destruction of the pathogen. However, the immune system does not always respond efficiently enough to destroy pathogens, and tolerance mechanisms prevent the generation of antibodies against human protein - such as cell surface markers on cancer cells or cytokines involved in inflammatory and autoimmune disease - that could be important therapeutic targets. Hence, there is great interest in research and development of specific antibodies that can be used for immunotherapy of patients. Due to their high affinity and selective binding to antigens, monoclonal antibodies (mAbs) have emerged as powerful therapeutic agents. Monoclonal antibodies derived from single B cells have a unique sequence and display binding affinity for a specific antigen. However, until now, the discovery of mAbs has been limited by the lack of high-throughput methods for the direct and large-scale screening of non-immortalized primary B cells to uncover rare B cells which produce the specific antibodies of clinical interest. This is now becoming possible with the emergence and improvement of in vitro compartmentalization methods for single-cell encapsulation and screening in picoliter droplets. In my PhD project, I describe the development of binding immunoassays and microfluidic devices for the direct phenotypic screening of single-cells from enriched B cell populations. This development has enabled detailed analysis of the humoral immune response, with single-cell resolution and is an essential component of an antibody-discovery pipeline coupling single-cell phenotypic screening to single-cell antibody sequencing. It is now possible, for the first time, to screen millions of single B cells based on the binding activity of the secreted antibodies and to recover the antibody sequences