Isolation and characterization of human monoclonal antibodies blocking Plasmodium falciparum transmission

Isolement et caractérisation d'anticorps monoclonaux humains bloquant la transmission de Plasmodium falciparum Parmi les personnes naturellement exposées à Plasmodium falciparum (Pf) et vivant en zone d’endémie, certaines développent naturellement des anticorps capables d'inhiber le développement du parasite dans le moustique, réduisant ou bloquant ainsi la transmission à l'homme. Bien que quelques protéines du stade sexuel de Pf aient été identifiées comme cibles de ces anticorps, les travaux récents de Stone et al. ont démontré l'existence de protéines encore non décrites associées à l'activité de réduction de la transmission (ART). La découverte de nouvelles cibles antigéniques des anticorps réducteurs de transmission (AcART) pourrait contribuer au développement de vaccins bloquant la transmission, efficaces pour éradiquer le paludisme. L'objectif principal de mon projet de thèse était donc d'identifier de nouveaux antigènes en utilisant une approche de vaccinologie inverse 2.0, par l'isolement, à partir de donneurs sélectionnés, d'anticorps monoclonaux (Acm) ayant une forte activité de réduction de la transmission. Pour se faire, nous avons conçu un pipeline innovant pour l'isolement des AcART à partir des cellules B mémoires (CBM) d'individus sélectionnés infectés de façon chronique par Pf. Dans une première approche, nous avons choisi d'isoler les CBM en fonction de leur capacité à se lier au parasite entier, ici sous la forme de gamètes vivants. Comme deuxième méthode, nous avons choisi d'activer les CBM dans un milieu de culture adapté et de cribler les immunoglobulines contenues dans le surnageant de culture cellulaire pour leur liaison aux protéines des gamét(ocyt)es en ELISA. Dans les deux méthodes, après la première sélection, les Acm ont été clonés, produits et testés pour leur liaison aux gamètes en immunofluorescence de surface et pour leur activité fonctionnelle par Standard Membrane Feeding Assay (SFMA).La première approche n'a été réalisée qu'à titre expérimental, en utilisant les cellules mononuclées sanguines d'un donneur possédant des anticorps contre les protéines du stade sexuel de Pf, mais sans ART sérique. Un Acm ciblant les gamètes a pu être isolé mais aucun AcART. Ces résultats limités suggèrent que l'approche pourrait produire des anticorps d'intérêt, mais des expériences supplémentaires seraient nécessaires. En revanche, les cellules mononucléaires du sang périphérique d'un donneur sélectionné pour sa forte ART sérique et pour lequel il avait été démontré la présence d’AcART dirigés contre de nouvelles cibles ont été utilisées pour la deuxième approche. Sept AcART ont été isolés ; parmi eux, 4 se sont avérés être dirigés contre des protéines connues pour être associées à l’ART: Pfs230 et Pfs48/45. Sur les trois autres Acm, l'un s'est avéré être polyréactif mais, fait intéressant, les deux autres semblaient reconnaître des antigènes non caractérisés jusqu'à présent. Dans l'ensemble, les résultats ont validé l'approche adoptée et des travaux supplémentaires sont en cours pour identifier les antigènes potentiellement nouveaux associés à l’ART et reconnus par les deux derniers Acm.Grâce à l'approche d'activation, nous avons également isolé des anticorps sans ART, l'un d'entre eux, l'Acm B1E11K, présentant un profil de liaison intéressant. Cet anticorps reconnaît des protéines de différents stades du parasite (notamment Pfs230, Pf11.1, RESA, RESA3 et LSA3), par la reconnaissance de motifs riches en glutamate. B1E11K se lie de manière préférentielle aux répétitions EENVEE de RESA et RESA3. Les expériences de cristallographie ont montré que lorsque 2 Fabs se lient à des motifs répétés adjacents, ils s'engagent dans des interactions homotypiques. Il est intéressant de noter que certains des résidus impliqués dans ces interactions homotypiques sont acquis par hypermutation somatique, ce qui démontre un avantage sélectif. Cette observation apporte un nouvel éclairage sur les réponses immunitaires aux motifs répétés que l'on trouve couramment dans les protéines de Pf.