Thibault AcMo DIU 2009-10 - ASSIM
Thibault AcMo DIU 2009-10 - ASSIM
Thibault AcMo DIU 2009-10 - ASSIM
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Anticorps monoclonaux<br />
thérapeutiques (<strong>AcMo</strong>r) : structure<br />
et mécanismes d’action<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Immunoglobulines et anticorps<br />
Ig : structure moléculaire<br />
Glycoprotéines (5 types chez l’homme)<br />
constituées de 2 chaînes lourdes et 2 chaînes<br />
légères<br />
Dualité structurale<br />
Ac : Ig spécifique d’un antigène (Ag) donné.<br />
Spécificité pour un antigène<br />
Propriétés effectrices<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Utilisation thérapeutique<br />
des Ig et des Ac<br />
Ig polyvalentes (<br />
plasmas humains)<br />
Traitements substitutifs (déficits<br />
immunitaires)<br />
Traitements immuno-modulateurs (autoimmunité)<br />
Ac (xénogéniques ou humains)<br />
Dépend de l’antigène reconnu (ex : serum antivenins<br />
de serpents, anti-tétanique, antirhésus…)<br />
Ac polyclonaux (immunisation)<br />
Ac monoclonaux (immunisation et ingénierie)<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Les anticorps polyclonaux et<br />
monoclonaux<br />
Ac polyclonaux : Ac produits par un ensemble<br />
de clones de lymphocyte B ayant une affinité<br />
pour l’Ag : mélange d’Ac dirigés contre<br />
différents épitopes (cf immunisation) le plus<br />
souvent d’Ag exogènes<br />
Ac monoclonaux : Ac produit par un clone<br />
unique de lymphocyte B; une seule espèce<br />
moléculaire spécifique d’un épitope donné d’un<br />
Ag le plus souvent humain.<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Plan<br />
• Structure des immunoglobulines (Ig)<br />
• <strong>AcMo</strong> murins<br />
– Production d’hybridomes<br />
– Limites de leur utilisation<br />
• <strong>AcMo</strong> humanisés et humains<br />
– Ac chimériques<br />
– Ac humanisés<br />
– Ac fully human<br />
• Mécanismes d’action<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Domaines variables d’Ig<br />
Brekke, O.H. and Sandlie, I., Nature, 2002<br />
CDR : Complementarity determining region<br />
FR : Framework region (région charpente)<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Domaine VL<br />
FR1 FR2 FR3 FR4<br />
CDR1 CDR2 CDR3<br />
Domaine VH<br />
IMGT, the international ImMunoGeneTics information system®<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong><br />
FR1 FR2 FR3 FR4<br />
CDR1 CDR2 CDR3
Fab<br />
ciblage de<br />
l’Ag<br />
Fv<br />
• Fixation aux FcγRs.<br />
• Fixation du C1q.<br />
Fc<br />
Fixation aux FcRn<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong> Winter G & Milstein C. Nature 1991 349: 293
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong><br />
Les sous-classes d’IgG
Antigènicité des Ig : isotypie<br />
Classes de chaîne lourde<br />
Communes aux individus<br />
d’une même espèce<br />
Immunogène pour<br />
autres espèces<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Antigènicité des Ig : allotypie<br />
Variants alléliques des<br />
gènes C codant les<br />
domaines constants des<br />
Ig (C L et C H )<br />
Communs à des groupes<br />
d’individus dans une<br />
même espèce<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Antigènicité des Ig : idiotypie<br />
Paratope de l’Ac ou site<br />
de reconnaissance de<br />
l’Ag<br />
6 boucles CDRs<br />
Par définition<br />
immunogène puisqu’il est<br />
différent d’un Ac à<br />
l’autre<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Plan<br />
• Structure des immunoglobulines (Ig)<br />
• <strong>AcMo</strong> murins<br />
– Production d’hybridomes<br />
– Limites de leur utilisation<br />
• <strong>AcMo</strong> humanisés et humains<br />
– Ac chimériques<br />
– Ac humanisés<br />
– Ac fully human<br />
• Mécanismes d’action<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Hybridomes<br />
1975, la technique des hybridomes est un outil<br />
de science fondamentale<br />
Pas de brevet<br />
Souris +++<br />
Rat, hamster<br />
Essais chez d’autres espèces peu concluants<br />
Homme : hybridomes sécrétant peu d’Ig et<br />
instables<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Hybridomes<br />
aminoptérine<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong><br />
Criblage<br />
Caractérisation<br />
Chartrain M et al., 2008
<strong>AcMo</strong> murins thérapeutiques<br />
Muromomab (OKT3 ® )<br />
Anti-CD3<br />
Transplantation rénale<br />
N’est plus utilisé car trop immunosuppresseur<br />
Acm murins administrés à l’Homme<br />
Demi-vie courte<br />
Immunogènes<br />
• réponse HAMA<br />
• Traitement anti-cancéreux chronique : exposition<br />
prolongée<br />
Mauvais effecteurs<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Plan<br />
• Structure des immunoglobulines (Ig)<br />
• <strong>AcMo</strong> murins<br />
– Production d’hybridomes<br />
– Limites de leur utilisation<br />
• <strong>AcMo</strong> humanisés et humains<br />
– Ac chimériques<br />
– Ac humanisés<br />
– Ac fully human<br />
• Mécanismes d’action<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Acm murins<br />
1975<br />
…(m)omab<br />
Acm intégralement humains<br />
1994-1999<br />
…(m)umab<br />
Acm chimériques<br />
1984<br />
…ximab<br />
Acm humanisés<br />
1988-1991<br />
…zumab<br />
Immunogènes<br />
(HAMA)<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong><br />
Humanisation<br />
Moins antigéniques<br />
Demi-vie accrue<br />
Plus actifs
Les <strong>AcMo</strong> thérapeutiques<br />
29 anticorps utilisés en médecine humaine<br />
actuellement...<br />
...des centaines en développement<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
« Thérapeutiques ciblées » (cancérologie)<br />
Recherche d’une spécificité d’action qui permette d’éviter<br />
les dégâts collatéraux<br />
Anticorps monoclonaux = extrême spécificité pour un<br />
antigène<br />
Anticorps = vecteurs<br />
- de radioisotopes<br />
(ibritumomab tiuxetan,<br />
Zevalin®)<br />
- d’agents cytotoxiques<br />
(gemtuzumab ozogamycin,<br />
Mylotarg®)<br />
Mais aussi anticorps<br />
non conjugués<br />
anticorps nus<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Plan<br />
• Structure des immunoglobulines (Ig)<br />
• <strong>AcMo</strong> murins<br />
– Production d’hybridomes<br />
– Limites de leur utilisation<br />
• <strong>AcMo</strong> humanisés et humains<br />
– Ac chimériques<br />
– Ac humanisés<br />
– Ac fully human<br />
• Mécanismes d’action<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Mécanismes d’action des anticorps<br />
- Recrutement<br />
d’effecteurs<br />
du système immunitaire<br />
- antagonisme<br />
(neutralisation)<br />
FcγR <br />
Effecteur<br />
(Ac cytolytiques)<br />
C1<br />
q <br />
- effet agoniste (apoptose…)<br />
Congy-Jolivet N et al., Crit Rev Oncol Hematol 2007 <br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Neutralisation d’Ag solubles/circulants<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Exemple du bevacizumab, anti-VEGF<br />
Site de fixation au VEGF :<br />
L’épitope étant également le site de<br />
liaison du VEGF à VEGFR1 et VEGFR2<br />
Fab<br />
Probst A et al. Bull Cancer 2006; HS, <strong>10</strong>7-112<br />
(d’après PDB 1vpf)<br />
Région charnière<br />
Fc<br />
C H 2<br />
C H 3<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong><br />
Winter G & Milstein C. Nature 1991 349: 293
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong><br />
Mécanisme d’action du bevacizumab
Neutralisation d’Ag solubles/circulants<br />
Anti-TNF: Infliximab (Remicade®)<br />
Anti-TNF: Adalimumab (Humira®)<br />
TNFR-Fc: Etanercept (Embrel®)<br />
Crohn, PR<br />
Crohn, PR<br />
PR<br />
Anti-IgE: Omalizumab (Xolair®)<br />
Allergie<br />
Anti-VRS: Palivizumab (Synagis®)<br />
VRS<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong><br />
Neutralisation d’Ag membranaires
Tumeurs solides : antagonisme de récepteurs de<br />
facteurs de croissance<br />
EGF<br />
TGF-α <br />
TK<br />
TK<br />
erbB1<br />
EGF<br />
TGF-α <br />
Prolifération cellulaire<br />
induite par l’EGF<br />
Pas de ligand<br />
Anti-erbB1<br />
Anti-erbB2<br />
erbB1<br />
TK<br />
EGF<br />
TGF-α <br />
TK<br />
Blocage de la<br />
fixation de l’EGF<br />
cétuximab<br />
(Erbitux ® )<br />
panitumumab<br />
(Vectibix ® )<br />
Cancer du colon<br />
Cancers ORL<br />
Arrêt de<br />
prolifération<br />
TK<br />
TK<br />
erbB2<br />
erbB2<br />
TK<br />
TK<br />
trastuzumab<br />
(Herceptin ® )<br />
Prolifération autonome<br />
si surexpression d’erbB2<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong><br />
inhibition de prolifération,<br />
internalisation<br />
Cancer du sein
Neutralisation d’autres types d’Ag<br />
membranaires et/ou récepteurs<br />
Anti-TNF: Infliximab (Remicade®)<br />
Anti-TNF: Adalimumab (Humira®)<br />
Crohn, PR<br />
Crohn, PR<br />
Anti-CD25: daclizumab(Zénapax ®)<br />
Anti-CD25: basiliximab (Simulect®)<br />
Transpl.<br />
Transpl.<br />
Anti-LFA-1: éfalizumab, (Raptiva®)<br />
Anti-VLA-4; natalizumab, (Tysabri®)<br />
Transpl.<br />
SEP<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong><br />
Rôle du CD25 dans la réponse T
Neutralisation d’autres types d’Ag<br />
membranaires et/ou récepteurs<br />
Anti-TNF: Infliximab (Remicade®)<br />
Anti-TNF: Adalimumab (Humira®)<br />
Crohn, PR<br />
Crohn, PR<br />
Anti-CD25: daclizumab(Zénapax ®)<br />
Anti-CD25: basiliximab (Simulect®)<br />
Transpl.<br />
Transpl.<br />
Anti-LFA-1: éfalizumab, (Raptiva®)<br />
Anti-VLA-4; natalizumab, (Tysabri®)<br />
Transpl.<br />
SEP<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Effets agonistes sur un antigène membranaire<br />
Récepteurs de mort<br />
(Death receptors)<br />
Famille des récepteurs du TNF,<br />
recruteurs de caspases<br />
Effet agoniste des Ac anti-FAS (mime l’effet du ligand) :<br />
apoptose hépatocytaire<br />
Développement d’anticorps anti-DR5 (TRAIL-R2) :<br />
TRA-8 (IgG1, Sankyo), HGS-ETR2 et HGS-TR2J,…<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong><br />
Recrutements de fonctions<br />
dépendantes de la portion Fc
Implication du Fc (souris)<br />
Le fragment F(ab’)2 du trastuzumab (dépourvu de portion Fc) est incapable<br />
de retarder la croissance des cellules tumorales JIMT-1 (Her2+)<br />
contrairement à l’Ac complet (IgG1) chez la souris SCID (Barok et al.).<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Exemple d’anticorps utilisés en onco-hématologie<br />
rituximab (MabThera ® , Rituxan ® )<br />
CD20 :<br />
pas de ligand,<br />
fonction ?<br />
CD20<br />
Antigène exprimé par les<br />
Lymphocytes B normaux et tumoraux,<br />
mais pas par les précurseurs B ni les<br />
plasmocytes<br />
alemtuzumab (MabCampath ® )<br />
CD52 :<br />
pas de ligand,<br />
fonction ?<br />
Antigène exprimé par des lymphocytes T,<br />
certains lymphocytes B et des cellules<br />
myéloïdes, ainsi que par les cellules de<br />
leucémie lymphoïde chronique<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Modèles animaux<br />
alemtuzumab (anti-CD52, MabCampath®)<br />
- Acm de rat (IgM) sélectionné au début des années 80<br />
pour son activité lytique puissante sur les lymphocytes T<br />
- différentes versions humaines ont été développées,<br />
en particulier IgG1 et IgG4, et testées chez l’homme<br />
- seule la version IgG1 est capable d’induire une lymphopénie,<br />
et a été développée sous le nom de CAMPATH-1H<br />
rituximab (anti-CD20, MabThera®)<br />
- Acm murin 2B8 a été chimérisé en IgG1 et en IgG4<br />
- seule l’IgG1 induit une lymphopénie chez les primates,<br />
et a été développée sous le nom de rituximab<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Rituximab : mécanismes d’action présumés<br />
rituximab<br />
CD20<br />
FcγR<br />
CD20<br />
apoptose<br />
LYMPHOME B<br />
Effecteur<br />
cytotoxique<br />
(macrophage, NK)<br />
CD20<br />
ADCC<br />
Complément C1q<br />
CDC<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Interaction avec les<br />
récepteurs du C3bi sur<br />
les cellules immunitaires<br />
Chimiotaxie et activation<br />
leucocytaires<br />
C1q<br />
C3a<br />
C5a<br />
C4b<br />
C2a<br />
C3b<br />
C2aC4b<br />
C5b-C8<br />
C3<br />
convertase<br />
CD55 (DAF)<br />
CD46<br />
C5<br />
convertase<br />
MAC<br />
CD59<br />
MAC<br />
C9<br />
polymers<br />
CD20<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong><br />
Podack ER, Kupfer A.<br />
Annu Rev Cell Biol. 1991; 7:<br />
479
Arguments en faveur de l’activation du<br />
complément in vivo<br />
- Augmentation de C3a, C3b/c et C4b/c et diminution de<br />
CH50 dans les premières heures après l’injection de<br />
rituximab, liées au nombre de B circulants, et liées aux<br />
effets indésirables<br />
Bienvenu J et al. Hematol J. 2001; 2: 378 ; van der Kolk LE et al. Br J Haematol 2001;<br />
115: 807 ; Kennedy AD, et al. Blood. 2003; <strong>10</strong>1: <strong>10</strong>71.<br />
- Fixation du C3bi sur les lymphocytes B circulants dans<br />
les minutes après injection de rituximab chez les<br />
primates<br />
Kennedy AD, et al. Blood. 2003; <strong>10</strong>1: <strong>10</strong>71.<br />
- Souris KO C1q -/- : incapables de guérir d’un lymphome<br />
disséminé de cellules EL-4 CD20+ après ttt par rituximab<br />
Di Gaetano N, et al. J Immunol. 2003; 171: 1581-1587.<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Rituximab : mécanismes d’action présumés<br />
rituximab<br />
CD20<br />
FcγR<br />
CD20<br />
apoptose<br />
LYMPHOME B<br />
Effecteur<br />
cytotoxique<br />
(macrophage, NK)<br />
CD20<br />
ADCC<br />
Complément C1q<br />
CDC<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Implication des FcγR chez la souris<br />
• Les Ac tels que le rituximab sont<br />
• incapables d’éliminer des tumeurs<br />
• humaines transplantées chez des<br />
• souris nude x FcR-γ -/-<br />
Rôle probable des récepteurs activateurs, FcγRI, FcγRIII<br />
et FcγRIV associés à la chaîne FcR-γ <br />
Clynes R et al, Proc Natl Acad Sci USA 1998; 95: 652<br />
Clynes RA et al, Nat Med 2000; 6: 443<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
IgG<br />
les FcγRs chez l’Homme<br />
Cg3 Cg2<br />
hinge<br />
Ravetch JV, Cell, 1994, 78: 553.<br />
-<br />
D2<br />
D1<br />
FcgR<br />
Turner H & Kinet JP,<br />
Nature, 1999, 402: B24, modifié<br />
CD64<br />
FcγRIa/b/c<br />
CD32/FcγRII<br />
a/c b<br />
CD16 / FcγRIII<br />
a b<br />
Forte affinité / -------faible affinité-----------<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Polymorphisme du gène FCGR3A codant FcγRIIIa<br />
Exon 1 Exon 2 Exon 3<br />
L1<br />
Exon 4<br />
L2<br />
Exon 5<br />
EC1<br />
Exon 6<br />
EC2<br />
Exon 7 TM<br />
+C<br />
5’ UTR<br />
3’ UTR<br />
SNP +4985 G>T<br />
(+559 du cDNA)<br />
codon 176/158<br />
Phe (F) 0.6<br />
Val (V) 0.4<br />
L’allotype FcγRIIIa-158V a une<br />
affinité plus grande pour les IgG1<br />
humaines que l’allotype 158F<br />
Okazaki A, et al. J Mol Biol. 2004; 336: 1239-49<br />
Dall’Ozzo S, et al. Cancer Res. 2004; 64: 4664-4669<br />
Radaev S, et al. J Biol Chem. 2001; 276: 16469-16477<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Rituximab en traitement de 1ère ligne<br />
des lymphomes folliculaires : la réponse clinique<br />
varie en fonction du polymorphisme FCGR3A-158V/F<br />
V/V<br />
FF + VF<br />
Cartron G, et al. Blood. 2002; 99: 754-758<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
La relation concentration de rituximab /ADCC<br />
dépend du génotype FCGR3A<br />
observed lysis<br />
predicted lysis<br />
V/V<br />
F/F<br />
V/V<br />
F/F<br />
n=12<br />
Dall’Ozzo S, et al. Cancer Res. 2004; 64: 4664-4669<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Association du polymorphisme FCGR3A avec la réponse<br />
clinique au rituximab dans d’autres indications<br />
Lymphomes (traitement de maintenance)<br />
Ghielmini M, et al. Ann Oncol. 2005; 16: 1675-1682<br />
Lymphomes (association avec chimiothérapie)<br />
Kim DH, et al. Clin Cancer Res 2006; 12: 2879-2887<br />
Maladie de Waldenström<br />
Treon ST et al. J Clin Oncol. 2005; 23: 474-481.<br />
Lupus érythémateux disséminé<br />
Anolik JH, et al. Arthritis Rheum. 2003; 48: 455-459<br />
Pas d’association<br />
Leucémie lymphoïde chronique B<br />
Farag S, et al. Blood 2004; <strong>10</strong>3: 1472-1474<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Polymorphisme et réponses cliniques<br />
dans les tumeurs solides<br />
réponse clinique au trastuzumab dans le cancer du sein<br />
(Musolino; V et al.)et au cetuximab dans le cancer du colon (Bibeau<br />
et al.).<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong><br />
Musolino A et al., J Clin Oncol 2008; Bibeau et al., J Clin Oncol <strong>2009</strong>
Implications cliniques<br />
Ne pas exclure les porteurs F (>80% des patients) d’un<br />
traitement (rituximab) !!<br />
Essais cliniques<br />
L’efficacité clinique doit être analysée à la lumière du<br />
génotype FCGR3A (et des concentrations en anticorps)<br />
Un faible taux de réponse pour nouvel Ac dans un groupe<br />
de patients peut être dû à la faible fréquence des<br />
homozygotes FcγRIIIa-158V dans la population (~17%)<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Comment améliorer les traitements chez les<br />
porteurs de l’allèle F ?<br />
Sur la base d’analyses PK et PK-PD,<br />
modification des schémas, des doses,...<br />
Sur la base d’une meilleure compréhension des<br />
mécanismes d’actions<br />
(fonctions dépendantes du FcγRIIIa),<br />
ajouter des traitements synergiques<br />
(potentialiser l’action des effecteurs exprimant FcγRIIIa)<br />
Sur la base des analyses d’affinité,<br />
modifier le médicament lui-même<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
Comment améliorer les traitements chez les<br />
porteurs de l’allèle F ?<br />
Sur la base d’analyses PK et PK-PD,<br />
modification des schémas, des doses,...<br />
Sur la base d’une meilleure compréhension des<br />
mécanismes d’actions<br />
(fonctions dépendantes du FcγRIIIa),<br />
ajouter des traitements synergiques<br />
(potentialiser l’action des effecteurs exprimant FcγRIIIa)<br />
Sur la base des analyses d’affinité,<br />
modifier le médicament lui-même en<br />
améliorant<br />
l’interaction <strong>AcMo</strong>/FcγRIIIa)<br />
Gilles <strong>Thibault</strong>, 07-01-20<strong>10</strong>
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