Protein aggregation and immunization : study of dendritic cells maturation and T-cell response
Agrégation et immunisation contre les protéines thérapeutiques : étude de la maturation des cellules dendritiques et de la réponse lymphocytaire
Résumé
Immunogenicity of biotherapeutic proteins is a major drawback in the treatment of patients with chronic diseases characterized by the production of anti-drug antibodies (ADA). The detection of ADA with high affinity and of various isotypes suggests a CD4 T cell-dependent adaptive immune response with a pivotal role for dendritic cells. Among other factors, the presence of protein aggregates in the administered products can promote immunogenicity, as aggregates seem to act as danger signals.The aim of our work is to better understand the interactions of protein aggregates with dendritic cells and T cells, leading to the establishment of a specific adaptive immune response needed for the production of ADA.We first showed that aggregation of infliximab, a monoclonal anti-TNFa; antibody, induced the maturation of human monocyte-derived dendritic cells (moDC) via an increase in the expression of activation and costimulatory surface markers and the secretion of pro-inflammatory cytokines and chemokines. Moreover, we showed that these phenotypic changes induced by aggregates promote CD4 T-cell proliferation and cytokine production. Subsequently, we described the early events involved in moDC and T-cell response by showing that the neutralization of the FcgRIIa receptor and the tyrosine kinase Syk inhibited moDC maturation and CD4 T-cell activation.Furthermore, we evaluated the involvement of infliximab aggregates in the generation of neo-epitopes by identifying a naïve CD4 T-cell repertoire recognizing infliximab aggregates in healthy subjects. By testing well characterized aggregate preparations and using an autologous co-culture model of naïve CD4 T cells and moDC loaded with aggregates, we showed that the frequency of naïve CD4 T cells specific for infliximab aggregates was higher than the one found for the native antibody. These results suggested an increased presentation of epitopes and neo-epitopes derived from infliximab aggregates.In resume, our work contributes to a better understanding of the biological consequences of therapeutic protein aggregation on the onset of the specific adaptive immune response by focusing on the adjuvant and antigenic role of protein aggregates.
L’immunogénicité des biothérapies constitue une limitation majeure au traitement des patients atteints de maladies chroniques et se traduit par la production d’anticorps dirigés contre le biomédicament (anti-drug antibodies, ADA). La détection d’ADA de haute affinité et d’isotypes divers chez les patients suggère la mise en place d’une réponse immunitaire adaptative classique orchestrée par les cellules dendritiques. Par ailleurs, la présence d’agrégats protéiques dans les spécialités administrées serait un des facteurs favorisant l’immunogénicité, ces agrégats pouvant jouer le rôle de signal de danger.L’objectif de notre travail était de mieux comprendre les interactions des agrégats de protéines avec les cellules dendritiques et les lymphocytes T aboutissant au déclenchement d’une réponse immunitaire adaptative spécifique nécessaire à la production d’ADA.Dans un premier temps, nous avons montré que des agrégats d’infliximab, anticorps monoclonal anti-TNFa;, induisaient la maturation de cellules dendritiques humaines dérivées de monocytes (moDC). Celle-ci se traduit par l’augmentation de l’expression de marqueurs membranaires d’activation et de costimulation et la sécrétion de cytokines et chimiokines pro-inflammatoires. Nous avons également montré que ces modifications phénotypiques induites par les agrégats favorisaient la prolifération de lymphocytes T CD4+ et la production de cytokines. Par la suite, nous avons décrit les mécanismes cellulaires précoces impliqués dans l’activation de ces cellules en montrant que la neutralisation du récepteur FcgRIIa et de la tyrosine kinase Syk inhibait la maturation des moDC ainsi que l’activation des lymphocytes T CD4+.Par ailleurs, nous avons évalué le rôle des agrégats d’infliximab dans la génération de néo-épitopes, en mettant en évidence l’existence d’un répertoire de lymphocytes T CD4+ naïfs reconnaissant spécifiquement les agrégats d’infliximab, chez le sujet sain. Ainsi, grâce à des préparations d’agrégats bien caractérisées et d’un modèle de co-cultures autologues de lymphocytes T CD4+ naïfs et de moDC chargées avec les agrégats, nous avons montré que la fréquence de LT CD4+ naïfs spécifiques des agrégats d’infliximab est plus importante que celle retrouvée pour l’anticorps natif. Ces résultats suggèrent une présentation accrue d'épitopes et de néo-épitopes dérivant des agrégats d'infliximab.In fine, ce travail contribue à une meilleure compréhension des conséquences biologiques de l’agrégation des protéines à visée thérapeutique sur le déclenchement de la réponse immunitaire adaptative spécifique en mettant l’accent sur les rôles adjuvant et antigénique des agrégats protéiques.
Origine : Version validée par le jury (STAR)