Incidence de la valence des IgG4 sur leur pathogénicité dans la nodopathie autoimmune

Effect of IgG4 valency on the pathogenicity of autoimmune nodopathy

• Auteur / Autrice : Guillaume Taieb
• Direction : Jérôme Devaux, Thierry Vincent
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 01/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IGF - Institut de Génomique Fonctionnelle
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Calcium channel dynamics and nociception
• Jury : Président / Présidente : Cédric Raoul
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Devaux, Laurence Goutebroze, Jean-Philippe Camdessanche, Jérôme Honnorat, Emilien Delmont, Thierry Vincent
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurence Goutebroze, Jean-Philippe Camdessanche

Mots clés

Mots clés libres

Nodopathie autoimmune

IgG4

Fab-arm exchange

Autoimmune nodopathy

IgG4

Fab-arm exchange

Résumé

Depuis 2021, les neuropathies auto-immunes associées aux anticorps dirigés contre les protéines nodales et paranodales ont été regroupées sous le terme de nodopathies auto-immunes (NAI). L’installation aigüe, l’atteinte nodoparanodale sur la biopsie, la résistance aux immunoglobulines intraveineuses, et la bonne réponse au rituximab, ont conduits les experts des sociétés savantes de neurologie à exclure les NAI des polyradiculonévrite chroniques. Actuellement, 5 autoanticorps associés aux NAI ont été identifiés : les anti-Neurofascin-155 (NF155), les anti-Contactin-1 (CNTN1), les anti-Contactin-associated-protien-1 (CASPR1), les anti- panNeurofascin, et les anti-Leucin-rich-glioma-inactivated-4. La détection de ces anticorps, le plus souvent de sous classe IgG4, permet de faire le diagnostic de NAI. La pathogénicité in vitro et in vivo a été démontrée pour les IgG4 anti-NF155 et anti-CNTN1, par l’équipe de Jérôme Devaux. Ces anticorps agissent sur le complexe ternaire, constitué de la NF155 gliale qui se lie en trans avec les protéines axonales CNTN1/CASPR1. Cette interaction, à l’origine des jonctions de type septé, permet aux boucles paranodales d’isoler la région nodale riche en canaux sodiques, de la région paranodale riche en canaux potassiques et d’améliorer la propagation de l’influx nerveux. Les IgG4 anti-NF155 et anti-CNTN1 entrainent un détachement des boucles paranodales, et une perte de la régénération du potentiel d’action. Cependant leurs mécanismes d’action sont différents. Alors que l’IgG4 anti-CNTN1 pénètre le paranœud et bloque directement l’interaction NF155-CNTN1, l’IgG4 anti-NF155 entraine la réticulation de la NF155 à la surface de la cellule de Schwann, puis sa déplétion, finissant par altérer les jonctions de type septé. Notre équipe a étudié si les propriétés intrinsèques de l’IgG4 pouvaient influer sur leur pathogénicité. L’IgG4 est capable d’échanger avec une autre IgG4 ses fragments liant l’antigène (Fab) via un processus appelé le « Fab-arm exchange » (FAE). Si cet échange s’effectue entre des Fab reconnaissant des épitopes différents, l’IgG4 résultante deviendra bispécifique et fonctionnellement monovalente pour son antigène. Nos résultats indiquent que seules les IgG4 anti-NF155 monospécifiques et bivalentes sont pathogènes. En effet les patients qui présentant un fort pourcentage d’IgG4 monospécifiques peuvent réticuler la NF155. A l’inverse, après le FAE, les IgG4 bispécifiques ne peuvent plus réticuler la NF155, diminuant ainsi leur pathogénicité. Notre objectif a été ensuite d’étudier l’effet du FAE dans la pathogénicité des IgG4 anti-CNTN1. Sur 20 sérums de patients anti-CNTN1, le pourcentage médian d’IgG4 monospécifiques était de 5.2 +/- 7.8%. Le taux d’anticorps monospécifiques était corrélé aux titres des anti-CNTN1 mais pas à la sévérité clinique (ONLS médian à 9 +/- 3). Afin d’évaluer l’impact du FAE nous avons généré à partir des IgG4 anti-CNTN1 natifs des fragments Fab (monovalents). Nous avons vu que les IgG4 bivalents (natifs) comme les monovalents (Fab) inhibent l’interaction entre les cellules HEK exprimant la NF155 et les cellules HEK exprimant le complexe CASPR1/CNTN1. De la même marnière, les IgG4 bivalents ou monovalents pénètrent la région paranodale après leur injection dans le nerf sciatique de rat. Nos résultats montrent que la monovalence des IgG4 anti-CNTN1 n’altère ni leur fonction bloquante ni leur capacité à fixer et à pénétrer la région paranodale. Contrairement aux IgG4 anti-NF155, le FAE ne semble pas avoir d’impact sur la pathogénicité des IgG4 anti-CNTN1. Les IgG4 anti-CNTN1 ont donc une action bloquante directe de la liaison CNTN1-NF155 que le FAE n’atténue pas, et les IgG4 anti-NF155 ont une action indirecte par réticulation/déplétion de la NF155 que le FAE atténue.

Since 2021, autoimmune neuropathies associated with antibodies against nodal and paranodal proteins have been grouped under the term autoimmune nodopathies (AN). Acute onset, nodoparanodal involvement on the nerve biopsy, resistance to intravenous immunoglobulins, and good response to rituximab, led experts from learned neurology societies to exclude AN from chronic inflammatory demyelinating polyradiculoneuritis. Currently, 5 autoantibodies associated with AN have been identified: anti-Neurofascin-155 (NF155), anti-Contactin-1 (CNTN1), anti-Contactin-associated-protien-1 (CASPR1), anti-panNeurofascin, and anti-Leucin-rich-glioma-inactivated-4. The detection of these antibodies, most often of the IgG4 subclass, makes the diagnosis of AN. In vitro and in vivo pathogenicity was demonstrated for anti-NF155 and anti-CNTN1 IgG4 by Jérôme Devaux's team. These antibodies act on the ternary protein complex: the glial NF155 binds in trans with the axonal proteins CNTN1/CASPR1. This interaction, at the origin of septate-type junctions, allows the paranodal loops to isolate the nodal region rich in sodium channels from the paranodal region rich in potassium channels and to improve the propagation of the nerve impulse. Anti-NF155 and anti-CNTN1 IgG4 cause detachment of paranodal loops and loss of action potential regeneration. However, their pathophysiological mechanisms are different. While anti-CNTN1 IgG4 penetrates the paranode and directly blocks the NF155-CNTN1 interaction, anti-NF155 IgG4 causes the crosslinking of NF155 on the surface of the Schwann cell, leading to its depletion, and ultimately altering the septate type junctions. Our team studied whether the intrinsic properties of IgG4 could influence their pathogenicity. IgG4 is able to exchange its fragments antigen-binding (Fab) with another IgG4 via a process called “Fab-arm exchange” (FAE). If this exchange takes place between Fabs recognizing different epitopes, the resulting IgG4 will become bispecific and functionally monovalent for its antigen. Our results indicate that only monospecific and bivalent anti-NF155 IgG4 are pathogenic. Indeed, patients who have a high percentage of monospecific IgG4 can cross-link NF155. Conversely, after FAE, bispecific IgG4 can no longer cross-link NF155, thus reducing their pathogenicity. Our objective was then to study the effect of FAE in the pathogenicity of anti-CNTN1 IgG4. On 20 anti-CNTN1 patient sera, the median percentage of monospecific IgG4 was 5.2 +/- 7.8%. The monospecific antibody level was correlated with anti-CNTN1 titers but not with clinical severity (median ONLS 9 +/- 3). In order to evaluate the impact of FAE we generated Fab fragments (monovalent) from native anti-CNTN1 IgG4. We have seen that both bivalent (native) and monovalent (Fab) IgG4 inhibit the interaction between HEK cells expressing NF155 and HEK cells expressing the CASPR1/CNTN1 complex. Likewise, bivalent or monovalent IgG4 penetrates the paranodal region after their injection into the rat sciatic nerve. Our results show that the monovalency of anti-CNTN1 IgG4 alters neither their blocking function nor their capacity to bind and penetrate the paranodal region. Unlike anti-NF155 IgG4, FAE does not seem to have an impact on the pathogenicity of anti-CNTN1 IgG4. Anti-CNTN1 IgG4 therefore has a direct blocking action on the CNTN1-NF155 bond which FAE does not mitigate, and anti-NF155 IgG4 has an indirect action by crosslinking/depletion of NF155 which FAE mitigates.