Développement d'anticorps à domaine unique comme vecteurs ciblant des récepteurs impliqués dans la transcytose et traversant la barrière hémato-encéphalique pour l'adressage d'agents d'imagerie et thérapeutiques vers le cerveau

Development of single domain antibody-based vectors that cross the blood-brain barrier via receptor-mediated transcytosis for brain delivery of imaging or therapeutic agents.

• Auteur / Autrice : Romy Cohen
• Direction : Michel Khrestchatisky, Daniel Baty
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance le 19/09/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de neurophysiopathologie - Centre de Recherche en Cancérologie de Marseille (CRCM)
• Jury : Président / Présidente : Françoise Dignat-George
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Baty, Françoise Dignat-George, Marie-Pierre Dehouck, Pierre Martineau, Nathalie Pardigon
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Marie-Pierre Dehouck, Pierre Martineau

Mots clés

Mots clés contrôlés

effets des médicaments et substances chimiques

Système nerveux central

Transcytose

Barrière hémato-encéphalique

Anticorps à domaine unique

Mots clés libres

Barrière hémato-encéphalique

Blood-brain barrier

Résumé

L'efficacité thérapeutique de la majorité des molécules développées pour traiter les pathologies du système nerveux central (SNC) n’est pas optimale en raison des caractéristiques anatomiques et physiologiques uniques de la barrière hémato-encéphalique (BHE) qui joue un rôle majeur dans la protection du parenchyme nerveux. Une stratégie permettant de délivrer des agents pharmacologiques dans le cerveau est de détourner un système physiologique : la transcytose régulée par des récepteurs (RMT). Cette stratégie implique la conjugaison d’agents pharmacologiques à des vecteurs développés pour cibler spécifiquement des récepteurs présents au niveau de la BHE et impliqués dans des processus de RMT. Nous avons eu pour objectif de développer de nouveaux vecteurs spécifiques de récepteurs exprimés au niveau de la BHE. Nous avons tout d’abord construit une banque de phages présentant les vecteurs afin de réaliser différentes stratégies de sélection par phage display. A l’issue d’étapes de criblage, les vecteurs sélectionnés ont été produits et caractérisés (affinités pour les récepteurs, compétitions avec les ligands naturels…). Nous avons ensuite évalué le potentiel des vecteurs les plus prometteurs à transporter une biomolécule. Pour ce faire, deux vecteurs par récepteur ont été fusionnés à la région Fc d’une IgG1 humaine et la capacité des conjugués à traverser un modèle de BHE in vitro a été évaluée. Enfin, nous avons évalué la distribution cérébrale des vecteurs, chez la souris in vivo. L’ensemble de nos résultats démontre l'intérêt du ciblage des récepteurs choisis et le potentiel des de nos vecteurs pour des applications de délivrance cérébrale.

The vast majority of the molecules developed to treat neurological diseases do not reach their targets efficiently enough because of the unique anatomical and physiological features of the blood-brain barrier (BBB) which plays a major protective role. Hijacking a physiological system named receptor-mediated transcytosis (RMT) is considered a promising route for brain delivery of pharmacological. This strategy involves the conjugation of pharmacological agents to vector molecules developed to specifically target receptors present at the BBB and involved in RMT processes. We aimed to develop new vectors specific for receptors expressed at the BBB. First, we constructed a phage library presenting vectors in order to perform various phage display selection strategies. Following screening steps, the selected vectors were produced and characterized (affinities for the receptors, competitions with natural ligands…). Then, we assessed the potential of the most promising vectors to carry a biomolecule. Two vectors per receptor were fused to a human IgG1 Fc region and the fusion proteins were tested for their ability to cross an in vitro model of the BBB. Finally, we evaluated the brain distribution of the vectors, in mice in vivo. Our results demonstrate the potential of our receptor-targeting vectors for brain drug delivery.