Les anticorps simples chaînes comme agents pharmacologiques innovants pour moduler les récepteurs du glutamate mGlu2 dans des modèles de schizophrénie

par Mathieu Oosterlaken

Thèse de doctorat en Biologie Santé

Sous la direction de Philippe Rondard et de Julie Kniazeff.

Soutenue le 16-12-2020

à Montpellier , dans le cadre de Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé , en partenariat avec Institut de Génomique Fonctionnelle (Montpellier) (laboratoire) .

Le président du jury était Pierre Martineau.

Le jury était composé de Philippe Rondard, Julie Kniazeff, Pierre Martineau, Serge Muyldermans, Pierre Trifilieff, Julie Le Merrer.

Les rapporteurs étaient Serge Muyldermans, Pierre Trifilieff.


  • Résumé

    Le glutamate est le principal neurotransmetteur excitateur du système nerveux central. Il agit notamment sur huit récepteurs métabotropiques (mGlu) qui sont des récepteurs couplés aux protéines G (RCPG) responsables de la modulation de la transmission synaptique. Parmi eux, le récepteur mGlu2 est une cible thérapeutique intéressante pour le traitement de la schizophrénie, un trouble psychotique chronique qui touche environ 1% de la population mondiale. Quelques molécules, agonistes ou modulateurs allostériques positifs, ont été testés en essais cliniques avec des résultats mitigés conduisant à l’arrêt des tests. Les fragments variables des anticorps simples chaînes de camélidés, ou « nanobodies », constituent une alternative intéressante à ces petites molécules. Nous avons récemment développé des nanobodies dirigés contre le récepteur mGlu2 dont un particulièrement intéressant, qui agit comme un modulateur allostérique positif spécifique de mGlu2 à la fois en système hétérologue et in vivo chez la souris. L’objectif principal de mon travail de thèse a été d’établir la preuve de concept que ce nanobody pouvait corriger les défauts cognitifs sur des modèles murins de la schizophrénie. Après optimisation des propriétés pharmacologiques, nous avons obtenu un candidat nanobody avec une haute affinité (sub-nanomolaire) et une forte puissance (nanomolaire) pour le récepteur mGlu2. Nous avons démontré que ce nanobody optimisé était spécifique du récepteur mGlu2 in vivo par des expériences d’immunofluorescence avec des souris sauvages et des souris mGlu2-/-. De plus, nos résultats ont démontré la capacité de ce nanobody à traverser la barrière hématoencéphalique malgré son faible temps de présence dans la circulation sanguine. Nous avons confirmé le passage de la barrière hématoencéphalique par différentes méthodes telles que l’autoradiographie et l’immunohistochimie. Enfin, nous avons montré la capacité du nanobody optimisé à corriger les symptômes cognitifs dans deux modèles murins de la schizophrénie, un modèle pharmacologique neurodéveloppemental et un modèle génétique. De façon intéressante, les effets bénéfiques dans les tests comportementaux sont observés jusqu’à 5 jours après une administration intrapéritonéale du nanobody confirmant sa capacité à pénétrer dans le cerveau et son effet sur plusieurs jours. Ces résultats montrent que les fragments variables des anticorps simples chaînes constituent des agents originaux et prometteurs pour le traitement de maladies du cerveau, en particulier certaines maladies psychiatriques.

  • Titre traduit

    Single chain antibodies as innovative pharmacological agents to modulate mGlu2 glutamate receptors in models of schizophrenia


  • Résumé

    Glutamate is the main excitatory neurotransmitter in the central nervous system. It acts in particular on eight metabotropic receptors (mGlu) which are G protein coupled receptors (GPCRs) responsible for the modulation of synaptic transmission. Among them, the mGlu2 receptor is an interesting therapeutic target for the treatment of schizophrenia, a chronic psychotic disorder which affects approximately 1% of the world population. Some molecules, agonists or positive allosteric modulators, have been tested in clinical trials with mixed results leading to the discontinuation of the tests. The variable fragments of the single chain antibodies of camelids, or "nanobodies", constitute an interesting alternative to these small molecules. We have recently developed nanobodies directed against the mGlu2 receptor, including a particularly interesting one, which acts as a specific positive allosteric modulator of mGlu2 both in the heterologous system and in vivo in mice. The main objective of my thesis work was to establish the proof of concept that this nanobody could correct cognitive defects in mouse models of schizophrenia. After optimization of the pharmacological properties, we obtained a candidate nanobody with a high affinity (sub-nanomolar) and a high potency (nanomolar) for the mGlu2 receptor. We demonstrated that this optimized nanobody was specific for the mGlu2 receptor in vivo by immunofluorescence experiments with wild mice and mGlu2-/- mice. In addition, our results demonstrated the ability of this nanobody to cross the blood-brain barrier despite its short time in the bloodstream. We have confirmed the passage of the blood-brain barrier by different methods such as autoradiography and immunohistochemistry. Finally, we have shown the ability of the optimized nanobody to correct cognitive symptoms in two mouse models of schizophrenia, a neurodevelopmental pharmacological model and a genetic model. Interestingly, the beneficial effects in behavioral tests are observed up to 5 days after intraperitoneal administration of the nanobody confirming its ability to enter the brain and its long-lasting effect. These results show that the variable fragments of single chain antibodies constitute original and promising agents for the treatment of brain diseases, in particular certain psychiatric diseases.



Le texte intégral de cette thèse sera accessible sur intranet à partir du 20-10-2032

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