Induction de tolérance médiée par le récepteur Fc néonatal envers les protéines thérapeutiques autologues – Exfiltrins

Les exfiltrines sont des molécules interagissant à la fois avec le FVIII et avec le récepteur Fc néonatal FcRn.
Notre plan de travail est le suivant :
Clonage et production de 9 exfiltrines différentes en utilisant les techniques de phage display ou de protéines recombinantes
Génération d’un modèle murin déficient pour le FVIII murin mais exprimant du FVIII humain prestation externe)
Validation du transfert trans-placentaire du FVIII médié par les exfiltrines :
1) par des tests biochimiques visant à mesurer la liaison des exfiltrines au FVIII eu au FcRn
2) par des tests cellulaires qui permettront de mesurer la capacité des exfiltrines à promouvoir la transcytose du FVIII
3) par des tests in vivo pour déterminer la demi-vie des exfiltrines et tester leur capacité a médier le transfert trans-placentaire du FVIII grâce entre autres à des techniques d’imagerie
4) par des tests in vivo visant à mesurer l’induction de tolérance immune vis-à-vis du FVIII après passage trans-placentaire du FVIII maternel (grâce aux exfiltrines) dans des souris gestantes exprimant du FVIII humanisées

Nous avons d’ores et déjà généré trois exfiltrines basées sur des anticorps anti-FVIII ou le domaine D’D3 du facteur de Willebrand. Ces trois candidats ont été parfaitement caractérisés en terme de liaison au FVIII, liaison au FcRn et capacité à déplacer l’interaction entre le FVIII et le facteur Willebrand.
Quatorze nanobodies reconnaissant le FVIII ont été sélectionnés par phage display. Un nanobody en particulier présente des caractéristiques compatibles avec la génération d’une exfiltrine. Ce nanobody déplace l’interaction entre le FVIII et le VWF et l’interaction entre le nanobody et le FVIII est toujours observable à pH acide. La fusion de ce candidat avec une molécule permettant l’interaction avec le FcRn a été réalisée et est en cours de caractérisation.
Nous avons réussi à démontrer le passage transplacentaire des exfiltrines, et pour certaines d’entre elles, leur capacité à faire passer du FVIII du côté maternel vers le côté fœtal.
Les souris transgéniques exprimant le FVIII humain sous le contrôle du promoteur du FVIII murin ont été produites et sont en cours de caractérisation.

D’un point de vue scientifique, le projet avance selon le plan de travail initialement soumis. Les souris humanisées pour le FVIII sont d’ores et déjà présentes dans un de nos deux laboratoires pour caractérisation. Un certain nombre d’exfiltrines ont été générées. Au niveau du calendrier, l’épidémie de covid-19 a porté un coup d’arrêt brutal à l’avancée du projet et l’inertie accumulée a entrainé environ un retard de 6 mois.
Dans un premier temps, nous devons finaliser la construction des différentes exfiltrines et les caractériser.
Les caractéristiques recherchées sont les suivantes :
1) Liaison au FVIII et au FcRn et stabilité de ces interactions à pH acide
2) Capacité à déplacer l’interaction FVIII-Facteur Willebrand
3) Absence d’inhibition de l’activité procoagulante du FVIII
Celles qui auront les meilleures caractéristiques seront sélectionnées pour la suite du projet qui se déroulera principalement in vivo afin de:
1) Déterminer la demi-vie des exfiltrines et tester leur capacité a médier le transfert trans-placentaire du FVIII grâce entre autres à des techniques d’imagerie
2) Mesurer de l’induction de tolérance immune vis-à-vis du FVIII après passage trans-placentaire du FVIII maternel (grâce aux exfiltrines) dans des souris gestantes exprimant du FVIII humanisées

Revue Générale intenationale avec comité de lecture
Mimoun A, Delignat S, Peyron I, Daventure V, Lecerf M, Dimitrov JD, Kaveri SV, Bayry J and Lacroix-Desmazes S (2020) Relevance of the Materno-Fetal Interface for the Induction of Antigen-Specific Immune Tolerance. Front. Immunol. 11:810. doi: 10.3389/fimmu.2020.00810

Conférence invitée
Sébastien Lacroix-Desmazes. Transplacental Immune Tolerance. NHF's 15th Workshop on Novel Technologies and Gene Transfer for Hemophilia, Washington, USA (12 septembre 2019)

Présentations orales
Angelina Mimoun, Victoria Daventure, Sandrine Delignat, Melissa Bou Jaoudeh, Olivier Christophe, Peter Lenting, Cécile Denis, Sébastien lacroix-Desmazes. Towards the transplacental delivery of maternal FVIII to FVIII-deficient progeny for induction of active immune tolerance to therapeutic FVIII. 10th BIC International Conference/3rd international conference on inhibitors in hemophilia. Genoa, Italy (6-8 septembre 2019)

Angelina Mimoun, Victoria Daventure, Sandrine Delignat, Melissa Bou Jaoudeh, Olivier Christophe, Peter Lenting, Cécile Denis, Sébastien Lacroix-Desmazes. Towards the transplacental delivery of maternal FVIII to FVIII-deficient progeny for induction of active immune tolerance to therapeutic FVIII. 2e`mes Journe´es Club Anticorps SFI. Paris, France (8 octobre 2019)

Posters
Angelina Mimoun, Melissa Bou Jaoudeh, Ivan Peyron, Victoria Daventure, Sandrine Delignat, Olivier Christophe, Peter Lenting, Cécile Denis, Sébastien Lacroix-Desmazes. Transplacental delivery of maternal factor VIII for induction of immune tolerance to therapeutic factor VIII. ISTH 2020 Virtual congress (12-14 juillet 2020)

Rapports
Angelina Mimoun. Induction de tolérance materno-fœtale envers le FVIII thérapeutique. Rapport de mi-thèse – 1ère année. ED394, Sorbonne-Université.

Plusieurs pathologies résultent de l'incapacité de l'oganisme à développer une tolérance immunitaire contre les molécules administrées. C'est le cas de l'hémophilie A (HA), une maladie hémorragique rare liée au chromosome X consécutive à l'absence de facteur VIII (FVIII) pro-coagulant. Le traitement des saignements par injection de FVIII exogène induit chez près de 30% des patients l'apparition d'IgG anti-FVIII qui inhibent le FVIII thérapeutique. La survenue d'inhibiteurs du FVIII est un problème médical majeur ainsi qu'un problème sociétal important en raison des coûts de traitement qui excèdent 0,3 millions d'euros/patient/an dans les pays développés. Il n'existe pas de stratégie efficace permettant d'induire une tolérance au FVIII thérapeutique chez les patients HA et de prévenir la survenue d'inhibiteurs du FVIII.
Nous avons récemment validé une stratégie innovante qui consiste à introduire l'antigène (Ag) d'intérêt dans la circulation durant la vie fœtale, de manière à façonner les répertoires immunitaires et permettre au système immunitaire de développer une tolérance spécifique pendant son ontogénie. Dans cette approche, l'Ag cible est couplé à la portion Fc de l'IgG et est injecté dans le sang de femelles gestantes. Après liaison au récepteur Fc néonatal exprimé sur le syncytiotrophoblaste, les protéines chimériques Ag-Fc sont transportées au travers du placenta vers la circulation des fœtus. Ainsi, le traitement de souris déficientes en FVIII gestantes, avec les domaines A2 et C2 du FVIII fusionnés au fragment Fc de l'IgG, permet-il le passage transplacentaire des domaines du FVIII pendant le développement fœtal. Les A2-Fc et C2-Fc transférés induisent des cellules T régulatrices centrales et périphériques qui confèrent une tolérance immunitaire partielle envers le FVIII thérapeutique. En principe, l'utilisation de molécules de FVIII entières liées au Fc devrait conférer une tolérance immunitaire complète pour le FVIII. Ce n'est pourtant pas le cas. En effet, la formation de larges complexes moléculaires entre le FVIII-Fc et le facteur de Willebrand (VWF) endogène dans le sang maternel empêche la traversée du placenta.
Dans ce projet, au lieu de produire des protéines de fusion dérivées du FVIII, chères et labiles, nous développerons des molécules chimériques innovantes capables de lier le FVIII, que nous appelons " exfiltrines ". Après administration à des femelles gestantes, les exfiltrines captureront une partie du FVIII maternel endogène et le transporteront vers les fœtus à travers le placenta ; elles y induiront une tolérance immunitaire contre la molécule de FVIII entière. Afin d'éviter la formation de larges complexes moléculaires et d'assurer un transfert transplacentaire optimal, les exfiltrines seront monovalentes et bloqueront l'interaction entre le FVIII maternel et le VWF endogène. Le potentiel thérapeutique des exfiltrines sera confirmée à l'aide de souris transgéniques produisant un FVIII humain, créées pour les besoins du projet.
Le succès de notre approche préventive encouragera la mise en œuvre d'essais cliniques. Chez l'homme, la naissance d'un bébé HA peut être suspectée dans 2/3 des cas grâce à l'histoire familiale de la maladie, et peut être diagnostiquée pendant la grossesse. De plus, le risque pour un patient HA "à naître" de développer des inhibiteurs lors d'une thérapie de substitution peut également être estimé avant la naissance, en fonction du type de mutation dans le gène F8, de l'histoire d'un inhibiteur chez un frère ou un oncle HA, ou selon le polymorphisme dans les gènes codant l'IL-10, le TNF-a, le CTLA-4 et HMOX-1. Des résultats positifs de notre étude auraient des répercussions profondes sur la qualité de vie des patients et, à terme, permettraient de réduire les coûts sociétaux. De plus, une telle approche sélective spécifique de l'Ag permettrait d'éviter une immuno-suppression générale et non-spécifique, inacceptable en terme de rapport bénéfice/risque.