Équipe « Anticorps Thérapeutiques et Immunociblage (ATI) »

Les succès récents des anticorps thérapeutiques anti-checkpoints immunitaires (ICI) bloquant les récepteurs inhibiteurs des cellules immunitaires infiltrées par les tumeurs ont révolutionné la thérapie de plusieurs cancers, de sorte que l'immunothérapie est maintenant considérée comme le quatrième pilier de la cancérothérapie avec la chirurgie, la radiothérapie et la chimiothérapie. Pourtant, seule une minorité de patients traités bénéficie de ces traitements, et il est urgent d'élargir l'arsenal des ICI. Outre les lymphocytes T classiquement ciblés, les cellules Natural Killer (NK) seraient des acteurs importants de la réponse immunitaire anti-tumorale, capable de reconnaître et de lyser les cellules tumorales, mais aussi et surtout de sécréter plusieurs cytokines et chimiokines responsables du recrutement et de l’activation le système immunitaire inné et adaptatif au niveau du microenvironnement tumoral.
L'intérêt principal de notre laboratoire est d'utiliser des solutions d'ingénierie d'anticorps pour générer des molécules innovantes capables de moduler efficacement la réponse immunitaire anti-tumorale par le recrutement et l'activation de cellules immunitaires innées.
Notre équipe a développé une solide expertise dans la génération et l'utilisation de nanobodies pour le traitement du cancer et le diagnostic en utilisant des méthodes de sélection in vitro telles que le phage display. Les nanobodies sont constitués d'un seul domaine Ig, correspondant au domaine variable des anticorps naturellement dépourvus de chaîne légère présents chez les camélidés. Malgré leur taille réduite (15 kDa  contre 150 kDa pour un anticorps conventionnel), ils se lient à leur antigène avec des affinités de l’ordre du nanomolaire, et souvent avec une très haute spécificité. Étant si petits, ils représentent également des blocs modulaires efficaces qui peuvent être utilisés pour générer de petites constructions multivalentes ou multispécifiques. Une petite taille a de multiples avantages. Elle leur permet de pénétrer plus profondément au sein des tissus et tumeurs, contrairement aux anticorps conventionnels habituellement incapables d'atteindre les zones peu irriguées de la tumeur. Un deuxième avantage est un meilleur accès à la synapse immunitaire, cette interface très étroit (15 nm, à peu près la taille d'une IgG), où les interactions activatrices et inhibitrices entre les cellules tumorales et les cellules immunitaires effectrices se font. Fait important pour les approches thérapeutiques, la demi-vie sérique des petites constructions à base de nanobodies peut être efficacement étendue par une simple fusion à un nanobody ciblant l’albumine sérique humaine. Nous explorons les possibilités offertes par cette technologie pour deux objectifs principaux.

1 / Une nouvelle génération d'immunomodulateurs

Dans le cadre de l'immunothérapie, notre équipe explore la possibilité de moduler les activités anti-tumorales des cellules NK par deux approches principales:
i) Nous étudions le potentiel d'utilisation de petits anticorps bispécifiques pour la (ré) activation des mécanismes d'immuno-surveillance par la stimulation de cellules immunitaires innées d'une manière dépendante de la cible. Le recrutement, l'infiltration tumorale et l'activation des cellules immunitaires sont étudiés par des modèles de cellules de culture 2D et 3D in vitro et des modèles de souris in vivo. La synergie avec un mAb cliniquement validé ou un autre format bispécifique est également explorée pour augmenter leur potentiel thérapeutique.
ii) Les nanobodies ont une tendance naturelle à lier les cavités et ciblent souvent les interfaces récepteur / ligand. En tant que tels, ils sont une riche source de réactifs bloquants. En outre, la fusion de deux liants non bloquants par des peptides de liaison très courts peut également conduire à des réactifs bloquants biparatopiques très efficaces capables de piéger leurs cibles dans une conformation non fonctionnelle. Ces constructions peuvent aussi permettre de bloquer simultanément deux récepteurs au sein de la même synapse immunitaire, conduisant éventuellement à des effets de synergie efficaces. Nous explorons le potentiel de cette approche en ciblant les récepteurs inhibiteurs exprimés sur les cellules NK et T épuisées.

2 / Caractérisation des tumeurs à l'aide de nanosenseurs innovants

La disponibilité d'un panel de nanobodies dirigés contre les tumeurs ou les marqueurs d'épuisement des cellules immunitaires offre également la possibilité de mieux caractériser les tumeurs en termes d'expression antigénique et d'infiltration cellulaire immunitaire, représentant un pas important vers une immunothérapie personnalisée. Nous générons des nanosenseurs très brillants constitués de conjugués nanobodies-quantum dots pouvant être utilisés pour détecter efficacement les cellules tumorales et immunitaires dans les tissus par immunofluorescence multiplexée. Nous utilisons également la haute spécificité des nanobodies pour créer des capteurs conformationnels capables de distinguer la conformation active et inactive de certains marqueurs tumoraux tels que l'EGFR. Enfin, une fois étiquetés par un radio-isotope en utilisant une procédure enzymatique dirigée, ces nanobodies sont des outils idéaux pour l'imagerie in vivo non invasive. Leur affinité élevée et leur courte demi-vie naturelle génèrent rapidement de forts contrastes tumeur/sang et peuvent être avantageusement utilisés pour détecter les tumeurs et suivre leur progression au cours du traitement.

L'équipe

Le chef d'équipe

Patrick Chames a obtenu un diplôme d'ingénieur INSA (Toulouse, France) en 1993 et un doctorat à (Marseille, France) en 1997 dans le domaine de l'ingénierie des anticorps. De 1997 à 2001, il a travaillé dans le laboratoire de Hennie R. Hoogenboom, pionnier du phage display, à Maastricht, NL, où il a isolé le premier fragment d'anticorps humain se liant spécifiquement à un complexe CMH de classe I (anticorps TCR-like). De 2001 à 2005, il a travaillé pour une start-up française (Cellectis SA, Paris) dans le domaine de l'ingénierie des génomes. Depuis 2005, il travaille pour le Centre National de la Recherche (CNRS). Depuis 2012, il est responsable de l'équipe «Anticorps thérapeutiques et immunociblage» du Centre de recherche en Cancérologie de Marseille (CRCM).