N-glycosylation du fragment Fc : impact sur les fonctions effectrices des anticorps et sur leur pathogénicité dans l'auto-immunité du système nerveux central

N-glycosylation of the Fc fragment : impact on antibody effector functions and on their pathogenicity in central nervous system auto-immunity

• Auteur / Autrice : Mathilde Bas
• Direction : Lennart Mars
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie, génétique, hématologie, immunologie
• Date : Soutenance le 20/12/2018
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie-Santé (Lille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Lille Inflammation Research International Center (Lille)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Récepteur Fc

Anticorps

Auto-immunité

Dissertation universitaire

Allergie et immunologie

Récepteurs Fc

Anticorps

Autoimmunité

Neuroimmunologie

Mots clés libres

Anticorps

Fc-récepteurs

Persistance sérique

Auto-immunité

N-glycosylation

Antibodies

Auto-immunity

Fc-receptors

N-glycosylation

Serum persistence

Résumé

Le fragment cristallisable (Fc) des immunoglobulines G (IgG) est déterminant pour leurs fonctions effectrices via sa liaison aux récepteurs au Fc (FcRs) et aux protéines du complément. La N-glycosylation portée par l’asparagine 297 (N297) du Fc impacte l’affinité de cette interaction Fc-FcRs et favorise l’engagement de FcRs aux fonctions distinctes. L’objectif de cette étude était de déterminer l’impact de la N-glycosylation du Fc sur les fonctions effectrices des anticorps et sur leur pathogénicité dans l’auto-immunité du système nerveux central (SNC).La longévité des anticorps dans la circulation sanguine dépend essentiellement de leur liaison au récepteur néonatal (FcRn) qui prévient leur dégradation. La N-glycosylation du Fc n’est généralement pas considérée comme impactant cette longévité. Cependant, nos résultats démontrent que la sialylation du Fc des anticorps est responsable d’une augmentation de leur persistance dans le sérum. Cette sialylation est permise par une mutation du Fc, une délétion d’un résidu glutamate proche de N297 dans la séquence de l’IgG1 humaine. Cet anticorps délété sialylé est également caractérisé par une perte de ses fonctions effectrices in vitro par diminution de sa liaison aux FcRs pro-inflammatoires et au complément.Nous avons étudié l’impact de la N-glycosylation du Fc sur la pathogénicité des auto-anticorps dirigés contre la myéline et qui peuvent être retrouvés dans la sclérose en plaques et la neuromyélite optique. Nous avons cloné un anticorps monoclonal pathogénique spécifique de MOG (Myelin oligodendrocyte glycoprotein) et généré des glycovariants de cette IgG1 murine par ingénierie du Fc et/ou production dans différentes lignées cellulaires. L’évaluation de leur pathogénicité dans des modèles murins d’EAE (Experimental auto-immune encephalomyelitis) a permis l’identification de variants notables. Tout d’abord, l’anticorps anti-MOG produit dans une lignée cellulaire permettant une faible fucosylation présente une pathogénicité augmentée dans l’EAE. Ensuite, l’introduction de mutations d’acides aminés spécifiques dans le Fc de l’anticorps anti-MOG, connues pour impacter la N-glycosylation, conduit à une perte de sa pathogénicité et même à une réduction de la sévérité de l’EAE induite. Une telle différence de pathogénicité entre les variants pourrait s’expliquer par des profils de liaison aux FcRs distincts.Cette étude démontre le rôle majeur de la N-glycosylation du Fc, capable de dicter la pathogénicité de la réponse anticorps dirigée contre la myéline dans les maladies auto-immunes du SNC.

The crystallizable fragment (Fc) of immunoglobulins G (IgG) orchestrates their function by binding to Fc-receptors (FcRs) and complement. N-glycosylation of asparagine-297 (N297) located in the Fc domain modifies this binding affinity endowing antibodies to selectively engage functionally distinct FcRs. Here we studied the impact of Fc N-glycosylation on antibody effector functions and on their pathogenicity in central nervous system (CNS) auto-immunity.The longevity of antibodies in the blood circulation is essentially dependent on binding to the neonatal FcR (FcRn) that salvages antibodies from degradation. Fc N-glycosylation is generally excluded to impact on antibody serum persistence. Fc-sialylation might provide an exception as our results demonstrate that Fc-sialylation of antibodies enhances their persistence in the blood circulation. This polarized glycosylation is achieved using an Fc mutation, a glutamate-residue deletion at a position close to N297 in the human IgG1 sequence. The sialylated deleted antibody is also characterized by a loss of its effector functions in vitro through a reduced binding to pro-inflammatory FcRs and complement.We studied the impact of Fc N-glycosylation on the pathogenicity of myelin-reactive auto-antibodies that can be detected in multiple sclerosis and neuromyelitis optica. We cloned a pathogenic monoclonal antibody that is specific for MOG (Myelin oligodendrocyte glycoprotein) and we obtained glycovariants of this murine IgG1 by Fc-engineering and/or production in distinct cell-lines. Assessment of their pathogenicity in murine models of EAE (Experimental auto-immune encephalomyelitis) allowed identification of notable variants. First, producing the anti-MOG antibody in a hypofucosylating cell-line augments its pathogenicity in EAE. Second, introducing specific amino-acid mutations in the Fc of the anti-MOG antibody, known to impact N-glycosylation, results in a loss of its pathogenicity and even a reduced severity of induced EAE. Such a difference in the variants pathogenicity might be explained by distinct FcR-binding profiles.This study demonstrates the major potential of Fc N-glycosylation to dictate the pathogenicity of a myelin reactive antibody response during auto-immune diseases of the CNS.