Biothérapie (anticorps)

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1 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) 25/11/2013 BRIS Pierre-Nicolas L3 Immunopathologie et immunointervention Pr. Vivier Relecteur 9 18 pages Biothérapie (anticorps) Plan A. Structure et production des anticorps I. Structure des anticorps II. Production d'anticorps durant la réponse immunitaire B. Les anticorps polyclonaux I. La greffe II. Les IVIG C. Les anticorps monoclonaux I. Production d'anticorps monoclonaux II. Les mécanismes d'action d'un anticorps III. Nomenclature des anticorps thérapeutiques IV. Exemples d'anticorps utilisés en thérapeutique D. Révolution dans la prise en charge du cancer I. Action des anticorps sur les lymphocytes T II. Action des anticorps sur les cellules NK E. Antibody drug conjugate (ADC) Ce cours permet de comprendre le lien entre la recherche et la clinique, il explique le cheminement qui permet de proposer des anticorps en thérapeutique. Introduction : Histoire de l'immunologie et de l'utilisation, de la manipulation du système immunitaire à des fins médicales. A la fin du XVIIIe siècle :un Anglais nommé Edward Jenner réalise par une observation épidémiologique que les garçons vachers, qui traient des vaches infectées par la vaccine, vont être immunisés contre la variole. La variole est une maladie mortelle chez l'homme et elle a disparu de la surface de la Terre à la fin des années 70 grâce à un programme de vaccination. Jenner a juste observé le phénomène mais on sait maintenant que la vaccine et la variole sont des virus appartenant à la même famille (poxviridae) et qui donc se ressemblent. Ainsi, lorsqu'on injecte la vaccine à un homme, celui-ci ne va pas développer de symptômes et sera immunisé contre la variole : Le vaccin a été inventé par Louis Pasteur à un moment où la rage était inexorablement mortelle chez l'homme. Il va induire une pression de sélection chez le virus telle que le virus va muter. Il prélève des virus extraits de broyas de cerveaux d'hommes morts de la rage. Il prend le virus rabique humain et l'adapte à des lignées in vitro de cellules qui étaient non permissives au départ, des cellules d'espèces différentes. A la fin, le virus s'adapte à ces nouveaux hôtes cellulaires en mutant. Pasteur récupère alors un virus qui a gardé des propriétés d'immunogénicité, c'est à dire qui est capable d'induire une réponse immunitaire chez l'homme mais est dépourvu d'activité toxique. C'est la première vaccination chez l'homme. 1/18

2 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) 1890 : Emil von Behring et Koch démontrent que le sérum d'animaux immunisés contre la toxine diphtérique contient une antitoxine capable de transférer une immunité contre la diphtérie. A. Structure et production des anticorps I. Structure des anticorps Un anticorps est composé de 2 chaînes lourdes et 2 chaînes légères : une chaîne lourde est liée à une autre chaîne lourde et chacune de ces 2 chaînes est liée à une chaîne légère. Les parties qui sont spécifiques de l'antigène sont les parties variables. Avant sa rencontre avec l'antigène, le lymphocyte B exprime ses anticorps qui sont des immunoglobulines de surface, de manière transmembranaire. Lors de la rencontre avec l'antigène, le lymphocyte B est activé. Il se différencie en plasmocyte, va sécréter des anticorps qui deviennent circulants. Ce sont ces anticorps sécrétés que l'on va induire par vaccination. On a utilisés les Ac circulants au départ dans la vaccination et maintenant en tant que médicaments en thérapeutique : - dans les pathologies inflammatoires/ auto-immunes - dans les cancers. Les zones de l'anticorps qui se lient à l'antigène s'appellent VH (variable heavy) et VL (variable light). Quand on regarde plus précisément une partie variable, on se rend compte qu'à l'intérieur de celle-ci il y a des zones encore plus différentes entre les immunoglobulines. En effet, les immunoglobulines diffèrent les unes des autres de par le fait qu'il y a: plusieurs isotypes (Ig A, Ig E ) détectables sur la partie Fc des parties qui sont vraiment très variables d'un anticorps à l'autre. Ce sont les parties hypervariables dans la VH. On a donc des parties constantes, des parties variables et des parties hypervariables. A l'intérieur d'un même isotype (par ex les Ig G) on a les Ig G1, G2... La partie qui change même entre deux anticorps qui appartiennent à la même classification est la partie hypervariable (CDR3), qui est le site d'interaction avec l'antigène. Le médicament ne doit pas être immunogène, ces zones sont donc importantes en thérapeutique car c'est le site réel d'interaction avec les Ag. 2/18

3 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) II. Production d'anticorps durant la réponse immunitaire Au début de la réponse immunitaire, il va y avoir d'abord une réponse Ig M, ils se trouvent à la surface du lymphocyte B. Ce LB va pouvoir sécréter des Ig M mais s'il rentre en contact avec un lymphocyte T qui reconnaît le même antigène, il va y avoir une coopération T-B. Il va y avoir ce qu'on appelle une commutation isotypique, ce lymphocyte B qui sécrétait des Ig M va sécréter des Ig G, Ig A ou Ig E. Cette commutation isotypique est très importante car les anticorps qui en résultent ont des propriétés extrêmement différentes. Par exemple, la demi-vie dans le sérum est très variable : on va avoir des Ig E qui vont rester sous forme libre 2 jours dans le sérum alors qu'il y a des Ig G1 ou Ig G4 qui vont rester plus de 3 semaines. Que se passe-t-il lorsqu'on injecte un antigène à l'intérieur d'un organisme? Il va y avoir une réponse polyclonale. Un antigène possède plusieurs épitopes différents (petits 'triangles' à sa surface) qui vont induire une réponse des lymphocytes B spécifiques pour chaque épitope. Cette réponse peut avoir des applications thérapeutiques. B. Les anticorps polyclonaux Les anticorps polyclonaux sont utilisés en thérapeutique de manière très importante dans 2 indications : la greffe et les IVIG. I. La greffe : sérum anti-lymphocytaire SAL Les anticorps polyclonaux sont très importants dans la greffe avec le sérum anti-lymphocytaire (SAL). Il s'agit de lymphoglobulines (globulines antilymphocytaires) ou de thymoglobulines (globulines antithymocytaires). On a injecté à certaines espèces animales (cheval, lapin...) du matériel humain pour lequel ces espèces vont générer des anticorps. C'est utilisé en transplantation hématopoïétique et en transplantation d'organes afin de rendre l'individu receveur immunodéprimé. L'injection de SAL va conduire à l'élimination de toutes les cellules reconnues par les anticorps. Il y a alors une lymphopénie induite par les anticorps. En effet, une fois que les globules blancs sont reconnus par les anticorps, ils vont être soit phagocytés par des macrophages, soit vont être la cible du complément et les cellules vont être éliminées. Cela permet de préparer l'individu receveur de greffe afin d'éviter le phénomène de rejet. Il est utilisé dans toutes les greffes! C'est quelque chose de très utile pour greffer mais c'est aussi une filière industrielle très conséquente. 3/18

4 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) II. Les IVIG : immunoglobulines intraveineuses Il s'agit d'une autre indication complètement différente. Le but n'est pas de diminuer les populations leucocytaires mais, au contraire, d'injecter des anticorps polyclonaux venant de l'homme, qui ne reconnaissent donc pas les cellules humaines car ils proviennent d'un répertoire humain. Les IVIG ont 2 indications majeures : Le traitement des immunodéficiences B qui n'ont pas pu être greffées et où il y a une hypogammaglobulinémie, cela permet de reconstituer un taux d'anticorps circulants satisfaisant. Le traitement de certaines maladies auto-immunes (purpura thrombocytopénique, le syndrome de Kawasaki...) sans que l'on connaisse vraiment le mécanisme d'action. C'est une thérapeutique empirique. Lorsqu'on injecte les anticorps polyclonaux à ces patients, on améliore les symptômes de l'auto-immunité. Le mode d'action des anticorps est très dépendant des Fc-récepteurs qui sont de nature et surtout de fonction très différentes. Toutes les cellules qui sont des globules blancs exprime au moins une catégorie de récepteur Fc. Ces récepteurs sont très importants car sans eux, les anticorps auraient une activité moindre car ils pourraient seulement attirer le complément ou provoquer une séroneutralisation. Ces Fc-récepteurs existent sous plusieurs formes en fonction des isotypes des immunoglobulines. Ig G, on a le Fc γ R Ig M, on a le Fc μ R Ig A on a le Fc α R Ig E on a le Fc ε R Ig D on a le Fc δ R. Dans le traitement par IVIG des maladies auto-immunes, un des mécanismes évoqué est le fait que les agrégats d'immunoglobulines, ou les immunoglobulines injectées, vont stimuler des récepteurs Fc inhibiteurs. En particulier le récepteur Fc γ R2B : Quand ce récepteur est activé par ses ligands (partie Fc des Ig G), il a tendance à inhiber l'activation des cellules qui le portent à leur surface, ce qui permet de diminuer la réponse immunitaire et donc la maladie auto-immune. 4/18

5 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) C. Les anticorps monoclonaux I. Production d'anticorps monoclonaux En 1975, César et Milstein ont réalisés une technique pour mettre en place des anticorps monoclonaux (prix Nobel). Ce sont des anticorps monoclonaux qui sont faits chez la souris ou chez le rat. Epitopes Ag Prélever les splénocytes Prélever le sérum Fusionner Splénocytes Plasmocytomes Selectionner Hybridomes Clones Ac-1 Ac-2 Ac-3 Ac-4 Tout d'abord, on immunise une souris avec un antigène particulier. Par exemple, on veut faire des anticorps monoclonaux contre des cellules B humaines. On prend des cellules B chez un individu, on les purifie et on va les injecter chez la souris. Cette souris va reconnaître cet antigène, qui est très complexe avec plusieurs épitopes, comme quelque chose d'immunogène. Il va y avoir dans la rate de la souris une réponse immunitaire contre ces cellules B humaines. Un sérum polyclonal va être prélevé chez la souris immunisée. On va le tester par cytométrie de flux pour étudier la réactivité contre des lymphocytes B humains. On va pouvoir aussi prélever les splénocytes en ayant vérifié que l'immunisation a été efficace (ils produisent in vitro des Ac) On veut récupérer les anticorps anti-lb et avoir en plus la possibilité d'avoir une production quasi éternelle de ces anticorps qui vont donc être monoclonaux et dirigés contre un épitope particulier. On prend les cellules de la rate et on va fusionner celles-ci avec des cellules partenaires de fusion qui sont des plasmocytomes (cellule B de souris qui est immortalisée suite à une transformation tumorale). La fusion d'une cellule qui produit des anticorps et du plasmocytome va donner des clones de cellules que l'on va pouvoir individualiser. Les LB de la souris immunisée produisent des Ac que l'on peut individualiser selon leurs épitopes. Ces anticorps monoclonaux peuvent servir de réactif de recherche afin d'identifier les populations cellulaires, isoler de nouvelles protéines... Ils vont servir aussi au niveau diagnostique (ex. du VIH où ils servent à identifier p24) mais ils aussi en thérapeutique. 5/18

6 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) II. Les mécanismes d'action d'un anticorps a) ITAM et ITIM Il existe des motifs intracytoplasmiques de signalisation qui sont soit couplés à l'activation (ITAM) soit couplés à l'inhibition (ITIM). ITAM veut dire Immunoreceptor Tyrosine-based Activation Motif. C'est un motif qui est centré sur 2 tyrosines (YxxL/Vx(6-8)YxxL/V). Dans les molécules de la partie intracytoplasmique de certaines cellules de transduction, il existe deux tyrosines séparées par 6 à 8 Acides aminés. Ces tyrosines sont elles-mêmes en -3 par rapport à un autre acide aminé hydrophobe qui est soit la leucine soit la valine et cet ensemble permet la transduction du signal. Ce motif permet une activation car il y a ensuite des tyrosine-kinases à domaine SH2 qui vont reconnaître spécifiquement ces tyrosines quand elles sont phosphorylées. Ceci est le cas pour beaucoup de récepteurs Fc. Quand des Ig se lient à des antigènes, et que ces Ig sont détectées par des récepteurs liés à des ITAM, on a une activation cellulaire. Les ITIM (Immunoreceptor Tyrosine-based Inhibition Motif)que l'on peut trouver notamment avec Fc γ R2B vont provoquer l'inhibition de la cellule une fois que l'ig aura été détectée par le récepteur Fc. Ceci est fondamental car l'action des Ig via le récepteur Fc est l'une des propriétés les plus importantes des anticorps. La production d'anticorps n'est pas la fin mais le milieu de la réponse immunitaire. L'agrégation des anticorps est un phénomène majeur. La transmission du signal se fait par co-agrégation des récepteurs Fc, grâce à la reconnaissance de l'antigène par les anticorps. Beaucoup de récepteurs Fc sont des récepteurs de basse affinité aux immunoglobulines, ce qui veut dire qu'il est tout à fait possible que l'anticorps ne se fixe pas. Ce qui va être important, c'est l'affinité globale de tous les récepteurs Fc situés sur la même membrane par rapport au ligand qui est lui-même agrégé. Cela va conduire à la fixation efficace du complexe antigèneanticorps à la surface de la cellule. b) FcRN Il existe un récepteur Fc particulier que l'on trouve surtout sur les cellules endothéliales qui s'appelle le Fc RN. N comme néonatal car on avait l'impression que ce récepteur était uniquement pertinent au moment de la reproduction soit pour le passage des anticorps à travers le placenta, soit pour leur passage dans le lait. Ce récepteur Fc RN est en fait extrêmement important car il permet le recyclage des anticorps. Les anticorps sont captés par les récepteurs Fc et peuvent ensuite être dissociés et remis en circulation dans le sérum, ce qui participe au maintien de la concentration d'anticorps dans le sérum. Il est très important de savoir ça lorsqu'on va parler de pharmacocinétique ou de pharmacodynamie pour ces médicaments que constituent les anticorps monoclonaux. Ce sera un paramètre important de leur mise sur le marché. Il y a aussi des anticorps qui peuvent servir de lieu d'attaque, d'accrochage pour le complément dont le rôle est important. 6/18

7 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) c) Induction de la lyse d'une cellule Une cellule tumorale peut être reconnue par des anticorps. Si on réussit à la cibler grâce à un anticorps, on peut induire la lyse de la cellule. Les différents mécanismes impliqués sont : l'adcc (antibody dependant cell cytotoxicity). Une des cellules qui fait de l'adcc est la cellule NK. L'opsonisation/phagocytose très proche au niveau du concept de l'adcc mais qui fait intervenir les macrophages, permet d'augmenter la phagocytose de la cellule tumorale. Cross-présentation qui permet à une cellule dendritique de présenter des antigènes qu'elle a ingéré. Cela peut aussi être augmenté par les anticorps. La cross-présentation consiste à présenter par des molécules de classe I des peptides qui appartiennent à des antigènes qui ont été absorbés par macropinocytose ou phagocytose. Rappel: Les antigènes sont présentés par des molécules de classe II lorsqu'ils sont captés de l'extérieur et présentés par des molécules de classe I lorsqu'ils sont captés de l'intérieur (ex. d'une infection virale où les peptides des virus sont présentés par les molécules de classe I). La cellule tumorale, elle, va être captée par les cellules dendritiques et même si elle vient de l'extérieur, elle va être présentée par des molécules de classe I, ce qui permet d'avoir une réponse CD8 très efficace. d) OKT3 OKT3 : Le premier anticorps monoclonal qui a été utilisé en clinique. C'est un anticorps qui est dirigé contre la molécule CD3ε, une molécule faisant partie du complexe du récepteur de l'antigène des lymphocytes T. Cet anticorps a été utilisé dans certains protocoles de transplantation de rein avec des résultats intéressants au départ, il permettait d'augmenter le succès de prise de greffe. Mais en fait, le succès de ces anticorps a été tempéré : il y a eu au cours de l'injection d'anti CD3 chez ces patients receveurs de greffe de rein ce qu'on appelle une tempête cytokinique, un syndrome sévère de relargage de cytokines (IL-2, interféron γ et TNF) comme les anticorps provenaient de souris, les patients se sont immunisés contre ces anticorps. L'histoire, qui nous permet aujourd'hui de manipuler des anticorps très efficaces, a été longue et ces premières expériences avec OKT3 ont mis en lumière la nécessité d'optimiser la technologie qui était à la base de la génération d'anticorps. Comment peut-on passer d'un anticorps de souris à un anticorps humain en passant par une autre catégorie, les anticorps chimériques? Ce qui permet à un anticorps de reconnaître l'antigène, ce sont ses parties variables des chaînes lourdes (VH) et des chaînes légères (VL). Si on prend un anticorps humain et qu'on lui greffe les parties VH et VL de l'anticorps qui nous intéresse, qui aurait pu être produit chez la souris, cette molécule injectée chez l'homme sera beaucoup moins immunogène qu'un anticorps complet de souris. En effet il y a moins de déterminants d'origine souris qui sont exprimés à l'intérieur de cette molécule. Ce n'est quand même pas aussi bien qu'un anticorps qui est complètement humain. 7/18

8 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) III. Nomenclature des anticorps thérapeutiques et anticorps humains La nomenclature des anticorps monoclonaux utilisés en thérapeutique n'est pas libre. En connaissant cette nomenclature, on peut savoir directement quelle est l' origine de l'anticorps. Les terminaisons sont : OMAB : anticorps de souris utilisés chez l'homme, ils sont très peu utilisés. Ex: arcitumomab IXIMAB : anticorps dits chimériques. Le chef de fil est le rituximab ou rituxan, très important car il permet de soigner le lymphome B. ZUMAB : anticorps dits humanisés obtenus grâce à du CDR-grafting. On a greffé des CDR (=zone hypervariable) d'anticorps de souris à l'intérieur d'un canevas d'anticorps humain. Ex : Trastuzumab ou herceptine qui a été généré dans les années La partie souris de cet anticorps est totalement réduite par rapport à l'anticorps du départ. UMAB : anticorps complètement humains Ex : adalibumab 8/18

9 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) Comment fait-on des anticorps totalement humains monoclonaux recombinants?. Il faut tout d'abord se procurer l'anticorps que l'on veut utiliser. Pour cela, on part de sujets atteints de la pathologie mais pas n'importe lesquels. En pathologie infectieuse, on peut prélever les anticorps à des sujets qui sont des non progresseurs à long terme car ce sont des individus qui ont montré par la clinique qu'ils n'évoluaient pas dans la maladie et donc que leurs immunoglobulines étaient efficaces. Une fois qu'on a l'immunoglobuline, on prend son gène et notamment VH et VL, on réalise une PCR et on peut ainsi fabriquer des anticorps recombinants. On reconstitue donc le locus VH et VL chez la souris. (Car on ne peut pas immuniser et prélever les anticorps chez l'homme pour les problèmes éthiques). Dans ces souris, ce sont les gènes qui codent pour les chaînes lourdes et légères humaines qui se trouvent à la place des gènes pour les chaînes de la souris. Quand on va immuniser la souris avec ce que l'on veut, on va obtenir des anticorps humains. Avant, on prenait les lymphocytes B d'un individu donné, on les stimulait in vitro par des agonistes de l'immunité innée. Certaines cellules B dont les plasmocytes peuvent répondre à la stimulation de ces agonistes. Elles activent les toll-like récepteurs et vont engager des premières phases de différentiation de manière à amplifier cette réponse B. Il existe un autre mécanisme important à retenir : on peut améliorer l'efficacité des anticorps en jouant sur leur glycosylation. Quand on change la glycosylation d'un anticorps, on peut énormément changer l'efficacité de celui-ci. IV.Exemples d'anticorps utilisés en thérapeutique a) Le Rituximab ou Rituxan ou Mabthera RITUXIMAB Il s'agit de l'anticorps qui a tout changé dans la thérapie par les anticorps. C'est un anticorps chimérique. On a pris un Ac humain auquel on a greffé des CDR de souris qui reconnaissent CD20 qui est une molécule spécifique des lymphocytes B humains. Quand on injecte cet anticorps, il va donc y avoir une lymphopénie B. Le mode d'action de cet anticorps est un peu particulier parce qu'il y a un effet direct de la liaison de l'anticorps sur la cellule CD20+. Cette liaison va induire l'apoptose des cellules. L'anticorps fonctionne aussi par opsonisation ce qui fait que les cellules CD20+ vont être phagocytées et donc éliminées par les macrophages. Enfin, les anticorps fixés vont permettre le phénomène d'adcc par les cellules NK. 9/18

10 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) C'est la combinaison de ces 3 mécanismes qui explique le fait que cet anticorps est très lymphopéniant B. Dans le cas du traitement du lymphome B, on préfère prendre le risque d'avoir une grave lymphopénie B transitoire pour pouvoir guérir le patient. La lymphopénie B va entraîner une hypo-γ-immunoglobulinémie qui va pouvoir être compensée par des IVIG. Le rituximab est aussi utilisé dans les maladies auto-immunes car cela permet de baisser l'activation B et donc de baisser la production d'anticorps. b) Infliximab ou Remicade INFLIXIMAB est un anticorps chimérique dirigé contre le TNF α. Cet infliximab empêche la fixation du TNF α sur son récepteur et permet de soigner certaines maladies auto-immunes. Les deux indications majeures sont: la polyarthrite rhumatoïde la maladie de Crohn. c) Trastuzumab ou Herceptine TRASTUZUMAB anticorps humanisé dirigé contre les récepteurs HER-2neu qui est exprimé sur une partie des cellules cancéreuses de certains malades, en particulier dans le cancer du sein. Cet anticorps inhibe la prolifération des cellules tumorales qui surexpriment HER-2. C'est aussi un anticorps qui permet l'adcc. d) Enbrel ou Etanercept ENBREL utilise une autre propriété des anticorps. Plutôt que d'utiliser la partie variable, il utilise la partie constante. Dans cet Ac, une molécule de fusion dimérique a été générée. Ce médicament est réalisé en couplant la partie p75 du récepteur du TNF avec des récepteurs Fc. Cela va créer un récepteur soluble qui va «pécher» le TNF soluble et va permettre de l'éliminer plus efficacement grâce au fragment Fc et à ses récepteurs. Lorsqu'on veut lutter contre des maladies inflammatoires comme la polyarthrite rhumatoïde ou la maladie de Crohn dans lesquelles le TNF est vraiment impliqué dans la pathologie, on a donc deux possibilités thérapeutiques : l'infliximab et l'enbrel. 10/18

11 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) e) Quelques chiffres sur le marché des anticorps monoclonaux Entre les années 90 et les années 2000, l'utilisation des molécules d'origine souris utilisées chez l'homme a beaucoup diminué. A l'inverse, on a beaucoup plus de molécules humaines. A l'heure actuelle, il y a 50 anticorps monoclonaux thérapeutiques qui sont sur le marché avec un développement croissant. C'est le seul secteur de l'industrie pharmaceutique (avec les vaccins) qui a une croissance à 2 chiffres alors que la croissance dans le domaine des nouvelles molécules chimiques est négative. Pour mettre un anticorps thérapeutique sur le marché, il faut des années de développement. D. Révolution dans la prise en charge du cancer grâce à des anticorps qui reprogramment la réponse immunitaire. Ces anticorps ne vont pas agir directement sur la cellule tumorale elle-même mais sur la réponse immunitaire de telle manière que cette réponse va être plus efficace pour lutter contre la cible. Il s'agit de quelque chose de très récent. Exemple d'anticorps totalement humains : l'ipilimumab ( le seul actuellement sur le marché) le Nivolumab, MDX-1105 le Lirilumab Courbes de survie d'individus qui ont un cancer : 11/18

12 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) Pour la plupart des cancers, si on ne reçoit pas de traitement, il y a très peu de survie. Cas de la leucémie myéloide chronique Il y a 10 ans, il y a eu une avancée thérapeutique considérable pour certains cancers avec la mise sur le marché du Gleevec (mésylate d'imatinib)qui pouvait impacter directement la mutation responsable de la pathologie tumorale. Il a constitué une révolution dans la prise en charge de la leucémie myéloïde chronique. Avant, quand on diagnostiquait cette leucémie, on ne pouvait rien faire. Jusqu'au jour où l'on s'est aperçus qu'elle était due à une mutation sur un récepteur tyrosine-kinase (C-KIT). On a alors travaillé sur des inhibiteurs des tyrosine-kinases car la mutation du récepteur provoque une hyperactivation de celui-ci (mutation transdominante positive). Le gleevec inhibe cette activité tyrosine-kinase. Il y a quand même parfois des phénomènes d'échappements car la cellule tumorale se divise rapidement. A l'instar du Gleevec, d'autres firmes pharmaceutiques ont mis sur le marché des TKI (tyrosine-kinase inhibiteurs). La courbe du Gleevec serait meilleure que la courbe avec les combinaisons d'immunothérapies, elle serait quasiment parallèle à l'axe de survie. La courbe de la chimiothérapie. Il y a rapidement des échappements à ces chimiothérapies. Le bénéfice est limité dans le temps. La courbe des monothérapies/combinaisons d'immunothérapies En reprogrammant le système immunitaire avec des anticorps monoclonaux, on a des résultats qui sont époustouflants même s'il faut émettre une certaine réserve étant donné le peu de recul. Ipilimumab est le seul actuellement sur le marché. C'est un anticorps anti-ctla4 utilisé contre le mélanome métastatique et certaines formes de cancer de la prostate. Les résultats ne sont pas complètement satisfaisant car beaucoup d'individus ne répondent pas à ces traitements, on essaie de comprendre pourquoi. La reprogrammation du système immunitaire est un résultat direct d'une recherche fondamentale. Les gens qui ont identifié les molécules qui régulent l'intensité de la réponse immunitaire, en particulier la réponse T (CD28, TCR etc...), étaient simplement des chercheurs qui essayaient de comprendre le fonctionnement des lymphocytes T. Ils n'avaient pas pour ambition de soigner le cancer et c'est le cas pour beaucoup d'avancées en cancérologie. I. Action des anticorps sur les lymphocytes T a) Anticorps anti-ctla-4 12/18

13 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) CTLA-4 est une molécule exprimée sur les lymphocytes T cytotoxiques, elle est inhibitrice. Quand il y a CTLA-4 à la surface d'une cellule T, l'explication du mécanisme a deux écoles: soit cette molécule transduit vraiment un signal inhibiteur soit CTLA-4 rentre en compétition avec CD28. CD28 est une molécule très importante dans l'activation des lymphocytes T. Quand il y a CTLA-4, CD28 n'a plus son ligand (CD80 ou CD86). Si on bloque CTLA-4, on va bloquer l'inhibition quel que soit le mécanisme. La réponse immunitaire T va alors être activée. CTLA-4 est également un marqueur des lymphocytes T régulateurs, qui inhibent la réponse immunitaire. Une partie de l'action de l'anti-ctla-4, est de se fixer sur les cellules T régulatrices qui vont alors être alors être éliminées soit par les macrophages soit par ADCC par les cellules NK. Les deux mécanismes simultanés vont permettre une réponse immunitaire augmentée. La finalité est l'augmentation de la réponse immunitaire T Le fait de booster la réponse T va permettre une plus grande élimination des cellules tumorales mais aussi de l'auto-immunité : une hypophysite (très rare en dehors de l'anti-cla4), une dermatite et une colite. Ce sont les principaux effets secondaires de l'ipilimumab (Yervoy). Dans une réponse immunitaire anti-tumorale naturelle, la cellule tumorale va être prise en charge par le système immunitaire (des cellules NK, des cellules T). Quand ces cellules T infiltrent le lit tumoral, au bout d'un moment, ces cellules T deviennent inefficaces car il y a une immunosuppression au lit tumoral. Celle-ci provient de mécanismes très différents : la cellule tumorale produit elle-même des molécules immunosuppressives (TGF β). Le microenvironnement tumoral va reprogrammer la cellule immunitaire qui est dedans ce qui fait qu'elle est moins efficace. La stimulation chronique de n'importe quel récepteur entraîne sa désensibilisation. La stimulation chronique des cellules T par des cellules tumorales va donc entraîner une désensibilisation des cellules T. Même si une cellule T arrive à s'infiltrer dans une tumeur, elle est inefficace. CTLA-4 va participer à ça car elle va pouvoir se substituer à CD28 et donc inhiber le lymphocyte T. b) Anticorps anti-pd-1 13/18

14 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) Sur cette image, on a une cellule T au centre. Elle présente normalement CD28 qui est une molécule de co-stimulation du TCR qui rencontre B7-1 et B7-2 et on a CTLA-4 qui inhibe. Si la cellule T est activée malgré CTLA-4 et qu'elle parvient au lit tumoral, elle peut encore être inhibée par d'autres molécules inhibitrices, notamment PD-1. C'est une molécule exprimée par les T, activés de manière chronique, qui rencontrent un ligand sur les cellules tumorales appelé PD-L1. On a donc pensé qu'une autre possibilité d'action pour rebooster les cellules T au niveau du site tumoral était de jouer sur ces autres molécules inhibitrices. c) La combo-thérapie On peut voir sur cette image les différentes interactions connues entre un lymphocyte T et sa cible avec des signaux activateurs et inhibiteurs. (il faut juste retenir qu'il y en a un très grand nombre...) L'avenir est sûrement dans la combo-thérapie, c'est à dire dans l'utilisation en combinaison de ces anticorps qui vont inhiber les molécules inhibitrices. d) Données pré-cliniques Il s'agit du développement tumoral in vivo chez la souris. La deuxieme courbe de gauche est celle avec anti-ctla-4 (ipilimumab) la quatrième est celle avec anti-pd-1 (nivolumab) la combinaison est tout à droite. L'anti-CTLA-4 et l'anti-pd-1 ne font pas grand chose tout seul mais la combinaison des deux permet d'inhiber complètement le développement tumoral. 14/18

15 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) II. Action des anticorps sur les cellules NK Les cellules NK ont la propriété de pouvoir de cytotoxicité mais aussi de sécréter des cytokines comme l'interféron γ qui participe à l'organisation de la réponse immunitaire adaptative classique. Les cellules NK sont équipées de 2 types de récepteurs: activateurs (rouge, couleur de la balance à gauche) inhibiteurs (vert, plateau de droite) Les cellules tumorales sont reconnues par les cellules NK parce qu'elles sont stressées et qu'elles expriment des ligands pour les récepteurs activateurs. Une cellule normale n'exprime quasiment pas de ligands activateurs contrairement à une cellule tumorale. La cellule NK est aussi régulée négativement par une cellule tumorale à cause des molécules de classe I qu'elle détecte en utilisant ses récepteurs Kir. Si on a une cellule NK capable de reconnaître une cellule tumorale parce qu'elle exprime ses ligands induits par le stress, on peut imaginer qu'on peut peut éviter l'inhibition en bloquant les mécanismes inhibiteurs. Ça peut se faire par un anticorps, le Lirilumab. La cellule NK a une spécificité qui fait qu'elle ne reconnaît que les cellules qui sont en état de stress car les ligands des récepteurs activateurs sont codés par des gènes qui sont «silencés» en condition normale. Ce stress peut être d'origine très diverse : il peut être dû à une infection microbienne, un choc thermique, un choc chimique, une transformation tumorale... 15/18

16 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) En théorie, il n'y a donc pas d'effets secondaires au Lirilumab car seules les cellules en état de stress devraient être reconnues par les cellules NK. Les essais de phase I tendent à confirmer la théorie. Modèles précliniques : On a une souris RAG-KO (pas de T ni de B) transgénique pour les Kir. Les cellules NK de cette souris possèdent donc des récepteurs endogènes activateurs et un récepteur inhibiteur humain Kir. Quand on injecte dans cette souris une cellule tumorale humaine, ce qui est possible car la souris est RAGKO: Quand la cellule tumorale n'a pas de molécule de classe I, la survie des souris est quasi parfaite. La différence entre la courbe avec les carrés blancs où les souris survivent et celle avec les carrés noirs, c'est qu'il n'y a pas de NK dans les souris de la courbe avec les carrés noirs. La survie des souris de la première courbe est donc due intégralement aux cellules NK. Quand on restaure l'expression des molécules de classe I sur les cellules tumorales (courbe avec ronds blancs), cela se passe comme s'il n'y avait pas de NK alors qu'ils sont présents. 16/18

17 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) Ici, on injecte à la souris une cellule tumorale qui exprime des molécules de classe I. Sans traitement, les souris meurent en 30 jours (courbe avec les ronds) Quand on traite la souris avec le Lirilumab qui inhibe l'interaction Kir/molécule de classe I, les souris survivent (courbe ronds noirs). Ces résultats sont très encourageants. Le Lirilumab est actuellement en phase II pour la leucémie myéloïde aigue, dans le myélome multiple et en combinaison avec l'ipilimumab ou le Nivolumab (anti-pd-1) afin de prendre la tumeur sous 2 angles différents. On peut donc: soit bloquer l'inhibition des cellules T en bloquant CTLA-4 ou PD-1 soit booster la réponse NK ou les deux. Une recherche purement fondamentale sur le fonctionnement des cellules NK a donné naissance à 2 pistes de médicament : anti-kir et aussi anti-nkg2a La manipulation des «checkpoints de l'immunité» par des anticorps monoclonaux permet des avancées thérapeutiques considérables dans la prise en charge de certains cancers. 17/18

18 Immunopathologie et immunointervention Biothérapie (anticorps) E. Antibody drug conjugate (ADC) On peut aussi jouer sur l'efficacité des anticorps en les couplant à des drogues (ADC : antibody drug conjugate). Les anticorps, de par leur spécificité, permettent un ciblage extrêmement précis d'une molécule ou d'une cellule. Un des grands développements de l'industrie pharmaceutique à l'heure actuelle est de coupler des anticorps à des agents qui sont toxiques mais seulement une fois qu'ils sont dans la cellule. Cela permet d'avoir un médicament totalement inoffensif tant qu'il n'est pas internalisé. Quand cet anticorps va rencontrer son antigène, il va y avoir une internalisation et la drogue va devenir toxique pour la cellule. Cela permet de cibler des cellules tumorales. Important à retenir C'est comment les anticorps sont utilisés en immunothérapie, leurs indications. En vaccination, substitution (IVIG), polyclonal contre certaines pathologies auto-immunes, en tant qu'anticorps qui ciblent les cellules tumorales (rituximab), contre les pathologies auto-immunes/inflammatoires (anti-tnf), en AC soluble (Enbrel) en reprogrammant la réponse immunitaire (ipilimumab...) seuls ou en combinaison avec +/glycosylation et enfin en tant qu'adc. Bon donc dédi à Jérémy que je remercie du plus profond de mon être pour m'avoir accompagné durant ce ronéo, pour avoir pris les photos et pour s'être fait engueuler avec moi. Tu as été incroyable. 18/18