Réponse immunitaire aberrante aux xénobiotiques déclenchant l'auto-immunité : La preuve de concept des anticorps contre les médicaments biologiques et contre la protéine adhésine d'Haemophilus influenzae de type non déterminable.

Aberrant immune response to xenobiotics triggering autoimmunity : The proof-of-concept of antibodies against biologics and non-typeable Haemophilus influenza adhesin protein

• Auteur / Autrice : Hendrik Rusche
• Direction : Anna Maria Papini, Elisa Peroni
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie - Cergy
• Date : Soutenance le 12/04/2021
• Etablissement(s) : CY Cergy Paris Université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et ingénierie (Cergy-Pontoise, Val d'Oise)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Chimie Biologique-LCB (Cergy-Pontoise, Val d'Oise) - Biomolécules : conception, isolement, synthèse (Châtenay-Malabry, Hauts-de-Seine ; 2002-....)
• Jury : Président / Présidente : Julien Pytkowicz
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Anna Maria Papini, Elisa Peroni, Michael Glocker, Paola Migliorini, Rina Aharoni, Jean-Maurice Mallet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Michael Glocker, Paola Migliorini

Mots clés

Mots clés libres

Peptides

Anticorps

Spectrometrie de masse

Antibodies

Peptides

Mass spectrometry

Résumé

Conclusions et remarquesLe projet de recherche développé dans le cadre de cette thèse de doctorat visait à explorer le rôle des xénobiotiques dans deux maladies, l'arthrite juvénile idiopathique (AJI), la sclérose en plaques (MuS) et le modèle animal EAE.Depuis l'introduction de produits biologiques tels que l'anticorps therapeutique Adalimumab dans le traitement de l'AJI, des progrès substantiels ont été réalisés dans la compréhension de leur rôle thérapeutique. Cependant, leur utilisation doit faire face à leur efficacité et leur sécurité dans le cadre clinique.Cependant, les différents tests utilisés ont entravé une comparaison significative des résultats et les études précédentes n'ont examiné que la prévalence des ADAbs. En particulier, neuf peptides synthétiques dérivés des régions déterminantes complémentaires de la chaîne lourde (HC) et de la chaîne légère (LC) de l'adalimumab ont été utilisés en SP-ELISA pour détecter les ADAb chez 21 patients atteints d'AJI traités par Adalimumab contre 8 patients témoins d'AJI non traités par Adalimumab. Les peptides HC3 (95-114) YCAKVSYLSTASSLDYVGQG et LC3 (81-100) EDVATYYCQRYNRAPYTFGQ ont identifié des anticorps chez 7 et 11 des 21 patients traités par l'AJI, respectivement. Les résultats, démontrant la présence d'anticorps anti-Adalimumab chez un nombre statistiquement significatif de patients traités par AJI en corrélation avec le score d'activité de la maladie JADAS-10 (rs = 0,42, p = 0,01, et, rs = 0,46, p = 0,05, pour HC3 et LC 3 respectivement) ouvrent la voie à la surveillance des patients atteints d'AJI sous traitement par un simple SP-ELISA à base de peptide qui est proposé comme test théranostique à usage clinique. Une validation plus poussée se fait dans le contexte d'une étude multicentrique européenne qui pourrait couvrir un besoin de santé non satisfait.Le rôle des composants environnementaux impliqués dans l'apparition et la progression du MuS est devenu une hypothèse largement acceptée. La glycoprotéine bactérienne HMW1Act (Glc8,9,10,11) de Haemophilus influenzae non typable a détecté des anticorps dans une population de patients MuS statistiquement significative. L'hypothèse de travail est que l'antigène glucosylé externe HMW1A peut soit se propager, soit imiter les auto-antigènes conduisant à un événement d'auto-immunisation interne. Ainsi, l'auto-immunité et la formation d'auto-anticorps peuvent provoquer une sclérose en plaques dont les mécanismes moléculaires sous-jacents ne sont pas encore compris et sont désormais étudiés.La caractérisation par spectrométrie de masse de HMW1Act exprimée et purifiée (Glc8,9,10,11) a été réalisée, identifiant un mélange hétérogène de quatre glycovariants de HMW1Act (Glc8,9,10,11) portant 8,9,10 ou 11 hexose. A’ savoir MBP (31-42), MBP (33-42), hMBP (31-42) MBP (78-89) et MBP (96-103) et un fragment de protéine protéolipidique (PLP) PLP (112-122) ont été identifiés . Ainsi, la réactivité croisée des auto-anticorps MuS liés à la maladie dirigée contre MBP, PLP et HMW1Act (Glc8,9,10,11) est confirmée. Cela montre clairement que la protéine d'adhésion bactérienne joue un rôle d'antigène dans la sclérose en plaques.L'immunogénicité de HMW1Act (Glc8,9,10,11) a été testée dans ELISPOT et des études expérimentales sur des modèles animaux d'encéphalomyélite auto-immune (EAE). Le répertoire naïf de lymphocytes T dirigé contre les peptides de la forme glucosylée de HMW1Act (Glc8,9,10,11) de deux donneurs de PBMC indique une éventuelle réaction immunitaire provoquée par cette glycoprotéine. L'immunisation de trois souris C57BL / 6 avec HMW1Act (Glc8,9,10,11) a entraîné des symptômes de maladie bénins. L’analyse immunohistochimique du cerveau et de la moelle épinière montre des infiltrations des lymphocytes T indiquant des propriétés encéphalitogèniques. Cependant, plus de travail est nécessaire pour prouver définitivement ce point.

However, the introduction of large biomolecules often elicits an immune reaction: Even the fully human antibody Adalimumab causes such a reaction in subpopulations of patients. Thus, Adalimumab derived peptides HC3 and LC3 were designed and detections of ADAbs seems to be linked to disease activity and possibly the biologic efficacy and response to the drug. The SP-ELISA based method overcomes the limitations of existing biosensor-based methods. It is therefore concluded that measurement of these ADAbs is a useful tool in a clinical environment.As chronic rheumatic disorders show large intrinsic variation due to interaction between the natural history of the disease and the multiple actors modulating response to treatment including the risk of immunogenicity, a theranostic approach should be considered as the future model of care. The standard approach does not consider each patient’s peculiarities and is not related in the bench to bedside translational process to which each clinician is looking for. Novel reliable methods are urgently required to guide and support clinical decisions about switching within or between different biologic drugs in refractory patients.Furthermore, the study of viral proteins as potential initial trigger of MuS was investigated. To this end, the expression and especially purification of the glycoprotein HMW1Act(Glc) was optimized using a novel continuous chromatography approach. Using this technology, it was possible to achieve faster and higher purity of the recombinant protein. This work lays the ground for similar applications possible also for other proteins and peptides.HMW1Act(Glc) primary sequence and glucosylation was characterized by mass spectrometry. Immunogenicity against the protein was tested by ELISPOT and EAE animal model studies. It was found that a naïve T-cell repertoire directed against the glucosylated form of HMW1Act(Glc) does exist, indicating that an immune reaction can be elicited against the protein. As such, this lays the ground for the hypothesis that upon infection with non-typeable Haemophilus influenzae, an immune response may be triggered which then develops into Multiple Sclerosis. Testing the potential encephalitogenic properties of HMW1Act(Glc) in C57BL/6 mice, mild disease symptoms were observed. Analysis of the brain and spinal cord found myelin damage and T-cell infiltration indicating encephalitogenic properties. However more work is required in order to definitively proof this point.In order to further substantiate the immunohistochemistry staining of 2016 whereby myelin recognition of anti-HMW1Act(Glc) abs was tested, immunoprecipitation was performed. Using purified MuS patient anti-HMW1Act(Glc) abs, candidate antigens were co-precipitated and identified by mass spectrometry. Following this approach, peptides from myelin basic protein and proteolipid protein were identified, indicating the cross-reactivity of disease related MuS autoantibodies directed against myelin basic protein, proteolipid protein and HMW1Act(Glc). This gives strong evidence that the viral adhesion protein plays a role as antigen in multiple sclerosis. Therefore it can be concluded that NTHi plays a role in MuS.