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L’arrivée récente de l’immunothérapie a bouleversé la prise en charge des cancers broncho-pulmonaires non à petites cellules (CBNPC). Le nivolumab, anticorps inhibiteur du point de contrôle immunitaire PD-1, a montré des résultats remarquables en deuxième ligne métastatique après échec des chimiothérapies standards de première intention. Cependant, seul un quart des patients tire un bénéfice durable de la prise de ce traitement. `A ce jour, aucun biomarqueur prédictif de l'efficacité thérapeutique du nivolumab n'a pu être identifié de manière claire et consensuelle. La recherche de biomarqueurs prédictifs de bénéfice ou de résistance à ce traitement répresente donc un enjeu majeur.L’apparition du séquençage à haut débit au cours de la dernière décennie a eu un impact considérable sur la recherche clinique et fondamentale, permettant d’appréhender la génétique d’une tumeur dans son ensemble. Ces nouvelles techniques s’ajoutent à d’autres déjà éprouvées telles que l’immunophénotypage ou l’immunohistochimie à disposition des chercheurs pour une analyse extensive des caractéristiques de la tumeur et du patient.L’objectif de ce travail a été d’identifier des marqueurs prédictifs d’efficacité du nivolumab dans le traitement des CBNPC avancés au moyen de ces différentes technologies. Pour cela, notre étude s'est alors intéressée à une cohorte multicentrique de 115 patients atteints de CBNPC et traités par nivolumab en deuxième ou troisième ligne métastatique après échec d'un doublet cytotoxique. Dans les limites de disponibilité et de qualité des échantillons, les profils génétique, transcriptomique et immunohistochimique de la tumeur ainsi que les profils clinique et immunologique des patients ont été analysés.Nos résultats mettent en évidence des marqueurs prédictifs majeurs de réponse au nivolumab. Ainsi, une bonne réponse au doublet cytotoxique de première intention favorise une efficacité optimale du nivolumab en ligne ultérieure. Par ailleurs, un contrôle régulier de l'évolution des cellules myéloïdes immunosuppresives et des cellules cytotoxiques exprimant TIM-3 d'un patient permet de détecter une résistance primaire ou secondaire au traitement. D'autre part, l'estimation conjointe des expressions des protéines PD-L1 et CD8 par séquençage d'ARN constitue un marqueur prédictif majeur de réponse. Sa capacité prédictive surpasse celle de l'estimation de PD-L1 seule et celle d'autres signatures transcriptomiques précédemment établies et composées d'un nombre plus important de gènes. Enfin, l'étude des séquençages d'exome des tumeurs montre l'importance d'une analyse étendue de la génétique tumorale et la nécessité de ne pas se limiter à l'estimation de sa charge mutationnelle.Dans ce travail, nous avons pu mettre en évidence des marqueurs prédictifs d'efficacité du nivolumab dans le traitement des CBNPC avancés. Nos résultats soulignent l'importance de l'utilisation de plusieurs technologies pour la caractérisation de la biologie tumorale et de l'immunité du patient dans une démarche de découverte de biomarqueurs et de construction de modèles prédictifs d'efficacité des immunothérapies. / The recent introduction of immunotherapy has disrupted the management of non-small cell lung cancer (NSCLC). Nivolumab, an antibody targeting the immune checkpoint inhibitor PD-1, has shown remarkable results in seconde-line setting after failure of standard first-line chemotherapy. However, only a quarter of patients benefits from this therapy. To date, no predictive biomarker of the therapeutic efficacy of nivolumab has been identified in a clear and consensual manner. The research for predictive biomarkers of efficacy or resistance to this treatment is, therefore, a major challenge.The emergence of high-throughput sequencing over the past decade has had a significant impact on clinical and fundamental research, making possible to understand the genetics of a tumor as a whole. These new techniques are in addition to other already proven techniques such as immunophenotyping or immunohistochemistry available to researchers for extensive analysis of tumor and patient characteristics.The objective of this work was to identify predictors of the efficacy of nivolumab in the treatment of advanced NSCLC using these different technologies. To do this, our study focused on a multicentre cohort of 115 NSCLC patients treated with nivolumab in the second- or third-line after failure of a cytotoxic doublet. Within the limits of sample availability and quality, the genetic, transcriptomic and immunohistochemical profiles of the tumor as well as the clinical and immunological profiles of the patients were analysed.Our results highlight major predictive markers of response to nivolumab. Thus, a good response to the first-line cytotoxic doublet promotes optimal efficacy of subsequent online nivolumab. In addition, regular monitoring of the evolution of a patient's immunosuppressive myeloid cells and cytotoxic cells expressing TIM-3 can detect primary or secondary resistance to treatment. On the other hand, the joint estimation of PD-L1 and CD8 protein expressions by RNA sequencing is a major predictive marker of response. Its predictive capacity surpasses that of the PD-L1 estimate alone and that of other previously established transcriptomic signatures composed of a larger number of genes. Finally, the study of tumor exome sequencing shows the importance of extensive analysis of tumor genetics and the need not only to focus on the estimation its mutation burden.In this work, we were able to identify predictive markers of the efficacy of nivolumab in the treatment of advanced NSCLC. Our results highlight the importance of using several technologies for the characterization of tumor biology and patient immunity in a process of biomarker discovery and the construction of predictive models of the efficacy of immunotherapies.

Les cellules souches cancéreuses (CSC) sont à l’origine de la progression tumorale, des métastases et rechutes tardives. Elles ont été identifiées dans de nombreux cancers, comme le cancer du sein triple négatif (TNBC) et cancers de grade III-IV. Elles sont résistantes aux chimiothérapies et radiothérapie et résident dans une niche immuno-répressive. Cette étude vise à évaluer une stratégie d’immunothérapie qui cible sélectivement les CSC dans le modèle murin 4T1-GFP-Luc mimant le TNBC. Le phénotype/ génotype des mamosphères a été initialement caractérisé. Basée sur l’analyse génomique des CSC, nous avons développé une immunothérapie active associée à des agents immuno-modulateurs. Nous avons mesuré la taille des tumeurs et suivi l’apparition des métastases par bioluminescence. Une étude immunologique et analyse génomique de la tumeur a été réalisée. La combinaison thérapeutique provoque le recrutement dans la tumeur de lymphocytes T (CD4 +, CD8 +) et lymphocytes B par augmentation de CXCL13, une réduction des lymphocytes T reg et cellules myéloïdes suppressives. Cette induction de réponse immunitaire provoque la diminution de la taille de la tumeur et des métastases. Cette nouvelle immunothérapie active de type vaccinale pourra être utilisée en association avec les traitements actuels pour des mesures prophylactiques et curatives dans une grande variété de cancers. / Cancer stem cells (CSCs) are responsible for tumor progression, metastases, and late relapses. They have been identified in many cancers, such as triple negative breast cancer (TNBC) and grade III to IV cancers. They are resistant to chemotherapy and radiotherapy and reside in an immuno-repressive niche.This study aims to evaluate a immunotherapy strategy that selectively targets CSCs in the mouse model 4T1-GFP-Luc mimicking TNBC. The phenotype / genotype of mammosphere was initially characterized. Based on genomic analysis of CSC, we have developed an active immunotherapy associated with immunomodulatory agents. We measured the size of tumors and monitored the appearance of metastases by bioluminescence. We performed an immunological study and genomic tumor analysis. The therapeutic combination causes the recruitment of CD4 + and CD8 + T lymphocytes and B lymphocytes with increased CXCL13, the reduction of T reg cells and suppressive myeloid cells in the tumor. This induction of intra-tumor immune response leads to a decrease in tumor size and metastases.This new active immunotherapy can be used in combination with current treatments for prophylactic and curative measures in a wide variety of cancers.

La survie des patients atteints de cancer et traités avec des thérapies conventionnelles reste faible dans plusieurs types de tumeurs. Récemment, une nouvelle approche immunothérapeutique a été développée pour cibler le système immunitaire au lieu de la tumeur elle-même, afin de restaurer la fonctionnalité des cellules immunitaires et la destruction des cellules cancéreuses. L’immunothérapie ciblant le récepteur inhibiteur PD-1 occupe une place privilégiée dans les thérapies anticancéreuses en raison de sa haute spécificité et de sa faible toxicité par rapport aux thérapies conventionnelles. Cependant, le taux de réponse reste faible avec seulement 20 à 25% de patients répondant à une immunothérapie anti-PD-1. Il est donc important de comprendre les mécanismes associés à la résistance à ces thérapies et d’identifier des biomarqueurs prédictifs de réponse. L'expression du ligand de PD-1, PD-L1, sur les cellules tumorales, la charge mutationnelle tumorale et l'infiltration tumorale par les lymphocytes ont déjà été décrits, mais de nouveaux biomarqueurs sont nécessaires pour mieux déterminer la sous-population de patients susceptible de bénéficier de ces traitements. Au cours de ce travail, nous avons établi une cohorte de 118 patients atteints d'un cancer du poumon non à petites cellules (CBNPC) traités avec une immunothérapie anti-PD-1/PD-L1, et nous avons étudié l'expression de plusieurs biomarqueurs potentiels, en particulier les cellules T mémoires résidentes dans le tissu (TRM) CD8+CD103+. Ces cellules constituent un candidat potentiel car elles représentent une population privilégiée de lymphocytes T CD8 grâce à l’expression de PD-1 et une forte capacité cytotoxique vis-à-vis des cellules tumorales autologues suite à la neutralisation de l’interaction de PD-1 avec PD-L1. Nous montrons qu’une forte infiltration de tumeurs de CBNPC avec des cellules TRM corrèle à une survie sans progression plus élevée (PFS) et une réponse plus efficace à anti-PD-1 que les tumeurs avec une faible infiltration par des TRM. De plus, les tumeurs qui expriment fortement ICAM-1, un ligand de l’intégrine LFA-1 exprimée sur les lymphocytes T CD8, sont hautement infiltrées par des TRM. Par ailleurs, il est bien connu que le signal TGF-β est crucial pour l’induction de CD103 et la formation de TRM CD8+CD103+. Je me suis donc intéressée à l'activation du TGF-β par les intégrines αV exprimée par les cellules tumorales humaines et murines. À l'aide des modèles in vitro et in vivo, nous montrons que les cellules tumorales exprimant les intégrines αV activent le TGF-β et induisent l'expression de CD103 à la fois par les cellules T CD8+ provenant de cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) et de lymphocytes infiltrant la tumeur (TIL). L’expression plus faible de CD103 par les TIL CD8+ de souris greffées avec des tumeurs déficientes pour l’expression d'αV n'a pas d'effet sur le contrôle de la croissance tumorale. De manière intéressante, nous montrons dans des modèles de tumeurs déficientes pour l’expression d’αV, que le traitement avec des anticorps anti-PD-1 bloquants corrèle avec un meilleur contrôle de la croissance tumorale et une meilleure réponse à l'immunothérapie anti-PD-1 qui sont associés à une infiltration plus forte de TIL et un état d'activation plus élevé des TIL CD8+ exerçant une activité cytotoxique spécifique. De plus, une expression élevée de l'intégrine αV dans les tumeurs corrèle avec une réponse plus faible des patients atteints de CBNPC à une immunothérapie anti-PD-1/PD-L1. Ces données montrent comment trois marqueurs distincts, cellules TRM, ICAM-1 et les intégrines αV, régulent le microenvironnement tumoral et l’immunité T CD8 avec des implications potentielles pour potentialiser les réponses aux immunothérapies. / The survival of cancer patients treated with conventional therapies remains low in multiple cancers. Recently, a new immunotherapeutic approach has been developed to target the immune system instead of the tumor itself, in order to restore immune cell functions in cancer destruction. Immunotherapy targeting the T cell inhibitory receptor PD-1 occupies a privileged place in cancer therapy thanks to its high specificity and low toxicity compared to chemotherapies. However, the response rate remains low with only 20-25% of patients responding to anti-PD-1 immunotherapy. An important issue is therefore to understand the mechanisms associated with resistance to these therapies and to identify the predictive biomarkers of response. The expression of the PD-1 ligand, PD-L1, on tumor cells, tumor mutational burden (TMB) and tumor infiltration by lymphocytes have been described to predict the response to immune checkpoint blockade (ICB). However, new biomarkers are needed to better determine patient subpopulation which could benefit from this treatment. To address this question, we established a cohort of 118 non-small cell lung cancer (NSCLC) patients treated with anti-PD-1/PD-L1 immunotherapy and studied the expression of several potential biomarkers. Tissue-resident memory T (TRM) cells are a potential candidate because they represent a distinct population of CD8+ T cells highly expressing integrin αEβ7 (CD103) and PD-1; and showing strong cytotoxic capacity towards autologous tumor cells upon neutralisation of PD-1/PD-L1 interaction. Results from the present study show that high infiltration of TRM cells in NSCLC tumors correlates with higher progression-free survival (PFS) and a better response to anti-PD-1/PD-L1 immunotherapy. Moreover, tumors with high expression levels of ICAM-1, the ligand of integrin LFA-1 expressed on T cells, show higher TRM infiltration. TGF-β is a cytokine directly involved in CD103 induction on activated tumor-specific T cells. Therefore, I also investigated the role of αV integrins in activating TGF-β and thereby in controlling TRM differentiation and anti-tumor T cell immunity. Using human and mouse models, we show that tumor cells expressing αV integrins activate TGF-β, which can in turn induce expression of CD103 on CD8+ T cells in vitro on peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) and in vivo on tumor infiltrating lymphocytes (TIL). However, lower CD103 expression on CD8+ TIL and thus CD103+ TRM cell formation in C57BL/6 mice engrafted with αV-lacking cancer cells had no effect on tumor growth control. Remarkably, αV-deficient tumors responded more effectively to anti-PD-1 immunotherapy than αV-efficient tumors and this response correlates with higher tumor infiltration by activated CD8+ T cells and stronger cytotoxic activity toward autologous cancer cells. Moreover, high expression of αV integrins in NSCLC tumors correlates with worse response to anti-PD-1/PD-L1 immunotherapy. These data show how three distinct markers, TRM cells, ICAM-1, and αV integrins regulate the tumor microenvironment and CD8+ T cell immunity, with potential implications in improving response to ICB immunotherapies.

La thérapie par cellules T à récepteur d'antigène chimérique (CAR) a produit d'incroyables réponses cliniques contre plusieurs tumeurs malignes, mais elle laisse une marge de manœuvre pour l'échappement de l'antigène. Une nouvelle approche pour surmonter ce problème consisterait à combiner la capacité des CAR à cibler les tumeurs avec la capacité des cellules dendritiques (CD) à amorcer les cellules T afin de générer une thérapie cellulaire qui favorise la propagation de l'épitope plutôt que la destruction directe de la cible. J'ai donc émis l'hypothèse que les cellules dendritiques exprimant les CAR (CAR-CD) peuvent renforcer l'amorçage des cellules T contre les cibles tumorales afin de produire un contrôle adaptatif des tumeurs médié par les cellules T. En utilisant des CD dérivées de la moelle osseuse murine, j'ai d'abord développé un nouveau protocole pour générer des CD. En ajoutant de l'IFNα aux cultures de DC GM-CSF, j'ai généré des CD qui expriment des niveaux plus élevés de molécules stimulant les cellules T et qui induisent une plus forte prolifération des cellules T CD8+ in-vitro par rapport aux CD générées avec le GM-CSF seul. In vivo, ces CD favorisent des réponses effectrices plus fortes, les cellules T CD8+ résultantes exprimant des niveaux plus élevés de marqueurs effectrices, notamment KLRG1 et TIM3, mais des niveaux plus faibles de molécules inhibitrices, notamment PD-1 et CD73. L'expression d'un CAR dans ces DC leur permet de tuer directement des cibles tumorales et d'acquérir des antigènes tumoraux. Plus important encore, ces CAR-CD sont en synergie avec les cellules T CD8+ pour contrôler les cellules tumorales in-vitro, en améliorant la prolifération et la capacité de destruction des cellules T. Chez la souris, les CAR-CD agissent comme un vaccin in vivo en favorisant la génération de réponses de cellules T spécifiques de la tumeur lorsqu'elles sont injectées par voie intratumorale, ce qui permet d'améliorer le contrôle de la tumeur. / Chimeric Antigen Receptor (CAR) T cell therapy has produced unbelievable clinical responses against several malignancies however, this therapy leaves room for antigen escape. One novel approach to overcome this would be to combine the tumor targeting ability of CARs with the T cell priming capacity of dendritic cells (DCs) to generate a cell therapy that provokes endogenous adaptive immunity through epitope spreading rather than just direct target killing. Therefore, I hypothesized that CAR expressing DCs (CAR-DCs) can enhance T cell priming against tumor targets to produce adaptive T cell mediated tumor control. Using murine bone marrow derived DCs, I first developed a new protocol for generating DCs using IFNα. The addition of IFNα to GM-CSF DC cultures generated DCs that express higher levels of T cell stimulatory molecules and induce stronger CD8+ T cell proliferation in-vitro compared to DCs generated with GM-CSF alone. In-vivo, these DCs promote stronger effector responses with the resulting CD8+ T cells expressing higher levels of effector markers including KLRG1 and TIM3 but lower levels of inhibitory molecules including PD-1 and CD73. The expression of a CAR in these DCs allowed them to directly kill tumor targets and acquire tumor antigens. More importantly, these CAR-DCs synergized with CD8+ T cells to control tumor cells in-vitro, enhancing the proliferation and killing capacity of the T cells. In mice, CAR-DCs act as an in-vivo vaccine promoting the generation of tumor specific T cell responses when injected intratumorally, producing enhanced tumor control.

Le polyomavirus BK est un virus très prévalent qui demeure normalement en phase de latence dans l’uroépithélium sans entrainer de complications. Chez les greffés rénaux, il peut cependant se réactiver et mener à une néphropathie pouvant nuire à la survie du greffon. L’immunité du receveur est la pierre angulaire de la prévention et du traitement de cette néphropathie, puisque le seul traitement démontré efficace est une diminution de l’immunosuppression. Cependant, une augmentation non spécifique de l’immunité augmente également le risque de rejet. Notre objectif était donc d’adapter et de valider un protocole transférable en clinique d’immunothérapie adoptive antivirale nous permettant de produire des lignées de lymphocytes T BKvirus spécifiques à partir du sang de patients greffés virémiques, afin de prévenir et traiter ces néphropathies. Nous avons tout d’abord comparé les lignées cellulaires produites à partir de donneurs sains à celles de patients immunosupprimés soumis à une immunosuppression chronique. Par la suite, nous avons adapté le protocole en ajoutant une stimulation à l’aide de cellules dendritiques afin de maximiser l’expansion cellulaire, le statut de différentiation et la spécificité. Bien que les lignées étaient polyclonales, elles n’ont pas démontré de potentiel alloréactif in vivo et in vitro, et ce, malgré une persistance et une prolifération in vivo. Nous avons donc élaboré un protocole qui est prêt à être transféré en étude clinique de phase I/II et qui pourrait nous permettre de prévenir et traiter la néphropathie associée au polyomavirus BK, sans augmenter le risque de rejet. / More than 75% of the population has been exposed to BK polyomavirus and carries latent virus in the uroepithelium without any complications. However, it can reactivates in kidney transplant recipients (KTR) and lead to a nephropathy affecting graft survival. Recipient anti-viral immunity is the cornerstone of BK-virus associated nephropathy prevention and treatment and thus, reduction of immunosuppression is the only well-accepted treatment. Adoptive immunotherapy is a promising solution to this problem, allowing a specific T cell mediated response against this virus without the alloreactive risk. It was demonstrated efficacious for other viral infections in immunocompromised hosts but it has not been used in this specific context. Our objective was to adapt and validate a clinical-compliant protocol to obtain BK-specific T cell lines from viremic KTR and to compare their expansion, differentiation and specificity to ones obtained from healthy donors. Although comparable specificity and differentiation status, cell expansions form KTR were not systematically sufficient for a therapeutic dose. The addition of a stimulation with dendritic cells improved cell expansion in addition to favors a central memory phenotype and refined BKspecificity. Despite polyclonality, T cell lines didn’t demonstrated alloreactivity in a chromium release assay and in vivo. Furthermore, T cell lines could persist and proliferates in vivo. This protocol is ready for a phase I/II clinical trial. This opens the possibility to solve the current conundrum and treat PVAN without increasing rejection risk.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

La vigueur de la réponse immunitaire générée par les cellules dendritiques (DC) a positionné ces cellules comme médiatrices centrales dans l’activation des lymphocytes T. La vulnérabilité des cellules cancéreuses de leucémie myéloïde chronique (LMC) à l’intervention immunitaire résulte apparemment de la capacité des cellules leucémiques de se différencier en DC. Ces DC ont alors la capacité de présenter des peptides provenant des cellules souches leucémiques aux lymphocytes T. Dans ce travail, nous démontrons que la plupart des patients atteints d’une LMC présentent un déficit important en DC au niveau du sang et de la moelle osseuse avant la greffe de cellules souches allogéniques. Les faibles niveaux de DC circulantes résultent en grande partie d’une perte de la diversité au niveau des cellules progénitrices CD34+ leucémiques au niveau de la moelle osseuse. Ces cellules progénitrices CD34+ présentent d’ailleurs une capacité réduite à se différencier en DC in vitro. Nous avons trouvé qu’un décompte faible de DC avant une greffe allogénique était associé à une diminution significative de la survie et une augmentation considérable du risque de développer une des complications mortelles. Puisque la reconstitution des DC suite à la greffe est absente, notre étude appuie aussi la thèse que ce sont les cellules DC pré greffe qui sont primordiales dans l'effet du greffon contre leucémie (GVL). Dans ce contexte, notre étude suggère que le compte des DC avant la greffe allogénique pourrait servir de marqueur pronostique pour identifier les patients LMC à risque de développer certaines complications suite à une greffe allogénique. / The intensity of the immune response that is generated by the dendritic cells (DCs) has established these cells as central mediators in the activation of T lymphocytes. The vulnerability of leukemic cells present in chronic myeloid leukemia is mostly attributable to the ability of the leukemic stems cell to differentiate themselves into potent DCs. The latter are then able to present peptides which come from endogenous origin and from leukemic stem cells to the T lymphocytes. In this thesis, we demonstrate that, before allogeneic stem cell transplant, the majority of patients afflicted by CML have a considerable lack of DCs in their peripheral blood as well as in their bone marrow. The low levels of circulating DCs result to a great extent from a loss of diversity in the CD34+ leukemic progenitor cells located in the bone marrow. Moreover, these CD34+ leukemic progenitor cells display a reduced capacity to differentiate themselves into DCs in vitro. Our findings show that having a low level of DCs prior to an allogeneic transplant is associated with a significant decline in survival rates as well as with increased risks of developing life threatening complications. Since the DCs’ reconstitution following an allogeneic bone marrow transplant is missing, our study supports the thesis that pre graft DCs are essential in the Graft versus leukemia effect (GVL).Therefore, our research suggests that tallying DC before proceeding with an allogeneic transplant could act as a prognostic marker to identify LMC patients who present risks of complications after an allogeneic transplant.

Avec quatorze anticorps utilisés en oncologie, les anticorps monoclonaux ont enfin une place de choix dans l'arsenal thérapeutique anticancéreux. Cependant, l'un des modes d'action les plus importants de ces molécules, la cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante des anticorps (ADCC), souffre de plusieurs limites en raison de la nécessité d'une interaction optimale avec le FcγRIIIA. L'équipe du Dr. Daniel Baty a conçu de nouveaux formats d'anticorps bispécifiques basés sur l'utilisation de domaine unique d'anticorps de lamas (sdAb) et capables de contourner la plupart de ces limites. Des banques de phages issus de lamas immunisés ont permis de sélectionner deux sdAbs (d'affinités différentes) dirigés contre le FcγRIIIA exprimé par des cellules NK et les macrophages, ainsi qu'un sdAb dirigé contre l'antigène tumoral carcino-embryonnaire (ACE). En utilisant les domaines CH1 et Ck d'IgG1 humaine comme motif d'hétérodimérisation et les sdabs anti-ACE et anti-FcγRIII précédemment sélectionnés, nous avons développé des formats innovants d'anticorps bispécifiques Fab-like nommés bsFabs. Ces molécules sont faciles à produire, très stables et peuvent déclencher la lyse des cellules tumorales par les cellules NK humaines à des concentrations de l'ordre du picomolaire. Elles ne se lient pas au récepteur inhibiteur FcγRIIB, n'entrent pas en compétition avec des IgG sériques pour la liaison aux récepteurs, et leur activité cytotoxique est indépendante de la glycosylation du Fc et du polymorphisme du FcγRIIIA. / With fourteen antibodies used in oncology, monoclonal antibodies finally have a place in the therapeutic arsenal against cancer. However one of the modes of action of the most important of these molecules, cell-mediated cytotoxicity antibody-dependent (ADCC), suffers from several limitations due to the need for optimal interaction with the FcγRIIIA. Daniel Baty's team has developed new formats of bispecific antibodies based on the use of single domain llama antibodies (SdAb) that are capable of circumventing most of the these limitations. Phage libraries from immunized llamas were used to select two sdAbs directed against the FcγRIIIA expressed by NK cells and macrophages (with different affinities for FcγRIII), as well as one SdAb directed against the tumor antigen carcinoembryonic (CEA). Using CH1 and Ck domains of human IgG1 as a motif for heterodimerization and sdabs previously selected, we have developed innovative anti-CEA and anti-FcγRIII formats of bispecific antibodies Fab-like named bsFabs. These molecules are easy to produce, very stable and can trigger tumor cell lysis by human NK cells at picomolar concentrations. They do not bind FcγRIIB inhibitory receptor, do not compete with serum IgG and their cytotoxic activity is independent of FcγRIIIA polymorphism. In addition, they slow tumor growth in mouse model. In terms of pharmacokinetics, although bsFabs have a reasonable tumor retention, one of the limitations of these formats is size, which leads to rapid renal elimination. Such findings led us to consider the creation of new antibody formats to both increase tumor retention and secondly the half-life of antibodies in the body.

L’injection intraveineuse de l’activateur tissulaire du plasminogène (tPA) est le seul traitement aigu de l’ischémie cérébrale autorisé chez l’Homme. Cependant, la thrombolyse présente des limites d’utilisation, comme son étroite fenêtre thérapeutique, un risque hémorragique et une efficacité de recanalisation malgré tout relativement peu élevée. De plus, la littérature suggère fortement que non seulement le tPA endogène, mais aussi exogène (capable de traverser la barrière hémato-encéphalique), a des effets pro-excitotoxiques. Nous avons proposé que cet effet résulte du clivage de la sous unité NR1 du récepteur NMDA. Malgré un effort important de la communauté scientifique pour chercher de nouveaux traitements, tous les espoirs se sont avérés être des échecs. Sur ces bases, ces travaux de thèse ont consisté à : 1) Améliorer les approches précliniques en développant un nouveau modèle d’ischémie cérébrale chez la souris et en incluant dans les études un des principaux facteur de risque des AVC, le vieillissement ; 2) Développer une stratégie d’immunothérapie visant l’interaction tPA/ récepteur NMDA. J’ai ainsi montré qu’il existe une diminution du volume de lésion ischémique corrélée à l’âge et que cette diminution de tPA est due à une diminution d’expression du facteur de transcription D-Site Albumin Binding Protein (DBP). J’ai également développé un modèle innovant d’ischémie thrombo-embolique chez la souris, dans lequel la reperfusion par le tPA est bénéfique, si tant est qu’elle soit réalisée de manière précoce. Sur ce modèle, j’ai apporté par une stratégie d’immunisation active la preuve in vivo du clivage du domaine amino-terminal de la sous-unité NR1 des récepteurs NMDA. Enfin, j’ai produit un anticorps médicament, capable d’empêcher l’interaction du tPA avec la sous-unité NR1 des récepteurs NMDA, dont une injection unique permet de réduire les lésions ischémiques, mais aussi d’augmenter la fenêtre thérapeutique de la thrombolyse, conférant alors une récupération fonctionnelle à long terme. Cette stratégie pourrait donc accroître la proportion de patients traitables après un AVC ischémique aiguë / Reperfusion with tissue plasminogen activator (tPA) is the only approved treatment for ischemic stroke. However, thrombolysis has some limitations, including a narrow therapeutic window, an elevated risk of hemorrhage transformation and a low level of effective recanalization. Moreover, there is a growing body of evidence that both endogenous and exogenous tPA (able to cross the blood-brain barrier) could mediated pro-excitotoxic effects. We have proposed that this noxious effect results from the cleavage of the NR1 subunit of the NMDA receptor. My thesis work consisted in: 1) Improving pre-clinic approaches by developing a new model of thrombo-embolic ischemia in mice and by taking into account a major risk factor for stroke, aging; 2) Developing a strategy of immunotherapy targeting the interaction between tPA and NMDA receptor. I have thus shown that ischemic lesions decrease as a function of age, due to reduced levels of tPA. Moreover, I have identified DBP (D-site albumin Binding Protein), as being the transcription factor responsible for the control of tPA levels as a function of age. I have also developed a new model of thrombo-embolic ischemia in mice, in which tPA-induced thrombolysis is beneficial, provided it is performed soon enough. In this model, I have demonstrated by using a strategy of active immunization the in vivo occurrence of the cleavage of the NMDA receptor NR1 subunit by tPA. Finally, I have produced an antibody able to prevent the interaction between tPA and the NMDA receptor subunit, of which a single injection confers long lasting brain protection and neurological recovery and can also increase the therapeutic window of thrombolysis. This strategy could thus significantly increase the proportion of treatable ischemic stroke patients