Immunogénicité du C1 inhibiteur

Immunogénicité du C1 inhibiteur:
De l’hémophilie aux angioedèmes en passant par le PTT…
Laurent GILARDIN
12 Avril 2013
INSERM UMRS 872, Equipe 16
Immunopathologie et Immunointervention
Thérapeutique
Centre de Recherche des Cordeliers
Paris
Immunogénicité ?
= Capacité à induire une réponse immunitaire
(humorale ou cellulaire)
Réponse immunitaire:
–Auto-Immune
–Allo-Immune
Facteur VIII et Hemophilie A
@#%!
Rare inherited hemorragic
X linked disease
1 boy birth out of 5000
Recurrent Bleedings:
joints, muscles, GI tractus,
brain
Deficiency in functional
factor VIII
Facteur VIII et Hemophilie A
@#%!
Facteur VIII et Hemophilie A
FVIII
Replacement therapy =
intravenous injection of
plasma-derived or
recombinant FVIII
Or By-Pass ing agents
(activated FVII…)
Facteur VIII et Hemophilie A
FVIII
In 5-30% of the patients,
anti-FVIII immune response,
with anti-FVIII antibodies
Immunogénicité du Facteur VIII thérapeutique
chez les patients hémophiles A
Répertoire « Soi »
des hémophiles:
Facteur VIII
thérapeutique
ou
= AlloImmunogénicité
Immunogénicité du FVIII?
• administré en intraveineux
• en quantité relativement faible
• en l’absence d’adjuvant
ou
FVIII as seen by the organism under physiological conditions
Life cycle of FVIII
Liver
sinusoidal
endothelial
cells
vWF
vWF
FVIII
aFII
TrashCan et al, 2006
Lenting Blood 1998
FVIII as seen by the immune system in physiology
Natural anti-FVIII IgG (IVIg)
Immunoprecipitation
of FVIII fragments
0,6
Bound / Total
C2
Inhibitory activity
0,4
FVIII
16 BU/mg
0,2
A2
0,
0 0,001
0,1
10
Anti-FVIII IgG (µg)
NH2
A1
A2
B
A3
C1
C2
COOH
Moreau Blood 2000
FVIII as seen by the immune system in physiology
Natural anti-FVIII IgG and anti-idiotypic antibodies
Neutralization of inhibitory activity by IVIg
Anti-FVIII
alloantibodies
Bul
Dup
Ric
Neutralization
(%)
+ IVIg
Anti-FVIII
autoantibodies
Bes
Gra
Cer
Gui
37
44
0
Neutralization
(%)
+ IVIg
76
92
83
0
Rossi Clin Exp Immunol 1988
FVIII as seen by the immune system in physiology
Natural anti-FVIII T lymphocytes
Stimulation Index
10
Healthy donors
Inhibitor-positive patients
5
Inhibitor-negative patients
0
PBMC
Reding Thromb Haemost 1999
Reding Thromb Haemost 2000
Reding Thromb Haemost 2003
Reding Thromb Haemost 2004
Misra Thromb Haemost 2003
FVIII as seen by the immune system in physiology
Natural anti-FVIII T lymphocytes and T regulatory cells
+ FVIII
T cell
- FVIII
- FVIII
+ FVIII
T regs
CD4+CD25HI
Kamate JTH 2007
Natural FVIIIspecific B cells
B cell
Y
Y
Y
Y
Natural
anti-idiotypic IgG
Y
Y
Y
Y
Y
Y
B cell
Y
B cell
Natural
anti-FVIII IgG
FVIII
Y
Natural/induced
regulatory T cells
T regs
T regs
T cell
Natural FVIIIreactive T cells
T regs
T cell
T cell
T cell
T cell
Lacroix-Desmazes Blood 2008
FVIII as seen by the organism in hemophilia A
Life cycle of FVIII in patients with hemophilia A
vWF
vWF
FVIII
aFII
Lenting Blood 1998
Réponse Immunitaire anti Facteur VIII thérapeutique
Plasma
cell
BCR
FVIII
AP
C
TCR
CD4+
MHC
T cell
B cell
Memory
B cell
. Internalization of FVIII by AgPCs
. "Immunogenic" presentation of FVIII to naive CD4+ T cells
. Activation and differentiation of FVIII-specific naive B cells
. Inhibition of therapeutic FVIII by anti-FVIII IgG
Interruption of life cycle of FVIII by FVIII inhibitors
vWF
vWF
FVIII
aFII
Inhibition of therapeutic FVIII by anti-FVIII IgG
II. Immune complexes
Y
APC
Y
Y
Y
YYY Y Y Y
Y
FVIII
FX
YY YY Y
aFIX
PL
Y
Y
YY
Y
III. IgG-mediated hydrolysis
Y
vWF
aFII
Y Y
I. Steric hindrance
Réponse Immunitaire anti Facteur VIII thérapeutique
Plasma
cell
BCR
FVIII
AP
C
TCR
CD4+
MHC
T cell
B cell
Memory
B cell
. Internalization of FVIII by AgPCs
. "Immunogenic" presentation of FVIII to naive CD4+ T cells
. Activation and differentiation of FVIII-specific naive B cells
. Inhibition of therapeutic FVIII by anti-FVIII IgG
"Immunogenic" presentation of FVIII to naive CD4+ T cells
MHCII
TcR
Naive
FVIII-specific
T cell
Signal 1
Regulatory
T cell
"Immunogenic" presentation of FVIII to naive CD4+ T cells
Cytokines:
TNF-α
α
IL-10
MHCII
TcR
Signal 3
Naive
FVIII-specific
T cell
Signal 1
Signal 2
Co-stimulatory molecules:
CD40 <-> CD40L
CD80/CD86 <-> CD28
anti-CD40L IgG
CTLA4-Ig
Activated
FVIII-specific
T cell
Importance of CD4+ T lymphocytes
for the anti-FVIII immune response in hemophilia A
FVIII-deficient mice
+
FVIII-/-
anti-CD40L IgG
Germinal centers
-
Activation of CD4+ LT
-
Primary B cell response
-
Stimulation memory B
-
CTLA4-Ig
FVIII-/- CD86-/-
Qian EJI 2000
Qian Blood 2000
Rossi Blood 2001
Reipert TH 2001
Hausl Blood 2004
"Immunogenic" presentation of FVIII to naive CD4+ T cells
Cytokines:
TNF-α
α
IL-10
MHCII
TcR
Signal 3
Naive
FVIII-specific
T cell
Signal 1
Signal 2
Inflammation
?
Co-stimulatory molecules:
CD40 <-> CD40L
CD80/CD86 <-> CD28
Activated
FVIII-specific
T cell
Activation and differentiation of FVIII-specific naive B cells
Cytokines:
IL-4
IL-10
IFN-γγ
TH17
…
Y
BcR
FVIII-specific
naive B cell
MHCII
TcR
Signal 3
Activated
FVIII-specific
T cell
Signal 1
Signal 2
Y
memory
B cell
Plasmocyte
YY
Y YY
Y YY
Y
Co-stimulatory molecules:
CD40 <-> CD40L
CD80/CD86 <-> CD28
Y Y
Réponse Immunitaire anti Facteur VIII thérapeutique
Plasma
cell
BCR
FVIII
AP
C
TCR
CD4+
MHC
T cell
B cell
Memory
B cell
. Internalization of FVIII by AgPCs
. "Immunogenic" presentation of FVIII to naive CD4+ T cells
. Activation and differentiation of FVIII-specific naive B cells
. Inhibition of therapeutic FVIII by anti-FVIII IgG
Internalization of FVIII by scavenger cells
Scavenger cell
HSPGs: heparan sulfate proteoglycans
vLDLR
ASGPR: Asialoglycoprotein receptor
LRP: Low density lipoprotein receptorrelated protein
HSPGs
CD91/
LRP
ASGPR
LDLR
Endocytosis and
degradation of FVIII
Lenting JBC 1999
Saenko JBC 1999
Sarafanov JBC 2001
Bovenschen Blood 2003, 2005
Bovenschen JTH 2005
Internalization of FVIII by AgPCs
Antigen presenting cell
vLDLR
HSPGs
CD91/
LRP
ASGPR
LDLR
?
Endocytosis
and activation
of immune system
Internalization of FVIII by AgPCs
Human monocyte-derived
dendritic cells
vLDLR
HSPGs
CD91/
LRP
ASGPR
LDLR
Activation of
a human T cell clone
(D9E9)
Dasgupta PNAS 2007
Dasgupta Haematol 2008
Internalization of FVIII by AgPCs
Human monocyte-derived
dendritic cells
MMR/
CD206
Récepteur
Mannose
Activation of
a human T cell clone
(D9E9)
Dasgupta PNAS 2007
Dasgupta Haematol 2008
Conclusion 1
Reasons for immunogenicity of FVIII
I. Risk factors related to the patient
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Severity of hemophilia A
Type of mutation
Ethnic group
Familial history of inhibitor
Age at first FVIII infusion
HLA type
II. Risk factors related to the method
Ø Method of inhibitor detection
Ø Frequency of inhibitor investigation transitory inhibitors
Ø Definition of strong/weak responder
Ø Presence of associated autoAb or antiphospholipid Ab
III. Risk factors related to the product
IV. Risk factors related to the administration
Ø Purity of FVIII
Ø Method of industrial production
Ø Method of viral inactivation
Ø Associated medication
(vaccination, IFNγγ, …)
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Increase of the dose
Type of bleeding
Change in FVIII used for treatment
Surgical procedure
Associated infection/inflammation
ISTH sub-committee 2003
Conclusion 1
Reasons for immunogenicity of FVIII
I. Way FVIII is seen by the immune system: Intrinsic immunogenicity of FVIII
Binding of FVIII to anti-FVIII IgG
=> B cell epitopes
Binding of FVIII to MHC molecules and TcR => T cell epitopes
Binding of FVIII to endocytic receptors
=> specific structural patterns
II. Genetic background of the patient
Binding of IgG to FVIII
Binding of MHC to FVIII peptides
Binding of TcR to FVIII
Inflammatory status of the patient
=> V genes implicated in FVIII recognition
=> preferential HLA haplotypes
=> V genes implicated in FVIII recognition
=> polymorphism in immune genes
III. Inflammatory status of the patient at the time of FVIII administration
Recurrent bleeding, surgery
Inflammatory role of FVIII
=> local/systemic inflammation
=> pro-inflammatory role of generated thrombin
IV. Immune status of the patient at the time of FVIII administration
Absence of B cell/antibody regulation
Absence of T cell regulation
Options for rendering FVIII less immunogenic
1
Protein engineering
Modification of:
. Dominant T- and B-cell epitopes
. Moieties involved in uptake by
AgPCs
“Demannosylated” hrFVIII
2
Control of inflammatory state
of the patient
. Suppress pro-inflammatory
cytokines (TNF-α
α inhibitors, …)
. Trigger endogenous antiinflammatory mechanisms
3
Immuno-intervention
. General immunosuppression
(Rituximab)
. Eliminate / Educate FVIII-specific
immune cells:
Immune tolerance induction (ITI)
Hémophilie acquise?
= AutoImmunogénicité
1,5 Cas/Million/An (femmes incluses), augmente avec l’âge+++
Facteur VIII > autres facteurs de coagulation
50% cas = idiopathiques, asso. cancers (15%), autres MAI, postpartum, médicaments
Symptomatique+++, Mortalité élevée
IgG1 & 4 = switch, même épitope B que HA avec inhibiteurs (domaines A2, A3 et C2)
Prédisposition HLA?
Traitement:
- Agents « Bypassants »
- Corticoïdes, Endoxan, Rituximab, Immunoabsorption
Hypothèses:
Déséquilibre populations lymphocytaires?
Immunisation « Bystander »
PTT et ADAMTS13?
PTT et ADAMTS13
E. Moschcowitz, 1924
Maladie rare (4 nouveaux cas/million/an)
15% Mortalité, Morbidité +++, coût +++
Maladie autoimmune liée à des anticorps dirigés contre la protéine
ADAMTS 13
Microthrombis
Thrombopénie et anémie
Défaillances d’organes
E. Moschcowitz, 1924
PTT, ADAMTS13 et
Facteur Willebrand (FW)
Maladie rare (4 nouveaux cas/million/an)
15% Mortalité, Morbidité +++, coût +++
Maladie autoimmune liée à des anticorps dirigés contre la protéine
ADAMTS 13
FW
Bas poids moléculaire
FW
Haut poids moléculaire
ADAMTS13
E. Moschcowitz, 1924
PTT, ADAMTS13 et
Facteur Willebrand (FW)
Maladie rare (4 nouveaux cas/million/an)
15% Mortalité, Morbidité +++, coût +++
Maladie autoimmune liée à des anticorps dirigés contre la protéine
ADAMTS 13
FW
Bas poids moléculaire
FW
Haut poids moléculaire
Fortement thrombogène
ADAMTS13
Peu thrombogène
E. Moschcowitz, 1924
PTT, ADAMTS13 et
Facteur Willebrand (FW)
Maladie rare (4 nouveaux cas/million/an)
15% Mortalité, Morbidité +++, coût +++
Maladie autoimmune liée à des anticorps dirigés contre la protéine
ADAMTS 13
FW
Y
Y
Haut poids moléculaire
ADAMTS13
Y
Y
Fortement thrombogène
PTT, ADAMTS13 et
Facteur Willebrand (FW)
Y
FW
Haut poids moléculaire
Y
ADAMTS13
Y
Y
Hyperagrégabilité
plaquettaire
PTT, ADAMTS13 et
Facteur Willebrand (FW)
Y
FW
Haut poids moléculaire
Y
ADAMTS13
Y
Y
Hyperagrégabilité
plaquettaire
Thrombus
90-180
dyn/cm2
PTT, ADAMTS13 et
Facteur Willebrand (FW)
Y
FW
Haut poids moléculaire
Y
ADAMTS13
Y
Y
Thrombus
Anémie hémolytique mécanique
Thrombopénie
Défaillances d’organes
90-180
dyn/cm2
PTT, ADAMTS13 et
Facteur Willebrand (FW)
Y
FW
Haut poids moléculaire
Y
ADAMTS13
Y
Y
90-180
dyn/cm2
PTT, ADAMTS13 et
Facteur Willebrand (FW)
Y
FW
Haut poids moléculaire
Y
ADAMTS13
Y
Y
YY Y
Y
IgG anti-ADAMTS13
Commutation isotypique
Coopération T/B
90-180
dyn/cm2
Réponse immunitaire anti
ADAMTS13
Anticorps anti-ADAMTS13
Polyclonaux
IgG : 90% d’IgG4 (32% seules) , 52% IgG1, 50% IgG2 et 33% IgG3
Epitope B immunodominant = domaines « riche en Cys » et « Spacer »
Y
Y Y
28%
64%
TS
P-1
TS
P-1
TS
P-1
TS
P-1
TS
P-1
TS
P-1
TS
P-1
Do
ma
CU ines
B
TS
Do
P -1
ma
e n in
cy e ri
sté ch
Do
ine e
ma
ine
sp
ac
er
D
dé om
sin ai
teg ne
ri n
e
D
ca om
ta ain
lyt
iq e
ue
op
P
ep S
tid
e
=
Pr
ADAMTS13
100%
Y
56%
Y
20%
= Glycoprotéine monocaténaire de 150/190 kDa soit 1427 aa
Réponse immunitaire anti
ADAMTS13
Restriction HLA
HLA DRB1*11 = Facteur de susceptibilité au PTT
Coppo et al. JTH 2010
Scully et al. JTH 2010
62% vs 22% - p=10-7
44% vs 12% p=0,0024
John et al. Abstract ISTH
2011
48 vs 23% - p=0,003
Suggère l’importance des lymphocytes T CD4+ dans la pathogenèse
Second « HIT » et
Facteurs environnementaux
Facteur déclenchant infectieux?
30% PTT - 70% MAT
ADN-Histones & MPO (PNN)
Douglas et al. J. Clin. Aph. 2010
Fuchs et al. Blood 2012
Second « HIT » et
Facteurs environnementaux
Facteur déclenchant infectieux?
30% PTT - 70% MAT
ADN-Histones & MPO (PNN)
Variation Saisonnière
Park et al. Transfusion 2012
Douglas et al. J. Clin. Aph. 2010
Fuchs et al. Blood 2012
Second « HIT » et
Facteurs environnementaux
Facteur déclenchant infectieux?
30% PTT - 70% MAT
ADN-Histones & MPO (PNN)
Variation Saisonnière
Park et al. Transfusion 2012
Rôle du complément?
Ruiz-Torres et al. TH 2007
Réti et al. JTH 2012
Cataland et al. ASH 2012
Douglas et al. J. Clin. Aph. 2010
Fuchs et al. Blood 2012
Réponse immunitaire anti-ADAMTS13 au
cours du PTT acquis
Y YY
YY
Y
Y
ADAMTS13
Y
Y
CPA
LyB
U
CPA
LyT
Agent Infectieux?
Réponse immunitaire anti-ADAMTS13 au
cours du PTT acquis
Y YY
YY
Y
Y
ADAMTS13
ADAMTS13
Y
Y
CPA
LyB
U
CPA
A 13
LyT
PTT
Objectif : Etude de la réponse T CD4+ anti-ADAMTS 13 chez les
patients
Rémission dans 90% des cas
40-60% des patients rechutent
Traitements immunosuppresseurs prolongés
Facteurs pronostics?
Adaptation
thérapeutique?
Lymphocytes T?
Réponse immunitaire anti
ADAMTS13
Lymphocytes B et Rituximab
Efficace en phase aigue: réduction durée normalisation des plaquettes
Réponse immunitaire anti
ADAMTS13
Lymphocytes B et Rituximab
Prévention des rechutes?
Scully et al.
Blood
2011
Réponse immunitaire anti
ADAMTS13
Lymphocytes B et Rituximab
Prévention des rechutes?
Froissart et al.
Crit Care
2012
Détermination de l’épitope T in silico puis in vitro
CPA
LyT
Génération d’Hybridomes T murins restreints au HLA DRB1*11
spécifiques d’ADAMTS 13
ADAMTS13
ADAMTS13-/CMH II -/Tg DRB1*11
Immunisation des souris
Récupération des splénocytes
Fusion des LyT CD4+ avec des cellules
partenaires
LyT
LyT
LyT
LyT
Hyb
T
Obtention d’Hybridomes T CD4+
Criblage des hybridomes les plus spécifiques
Identification et validation
des épitopes T immunodominants
Etude de la réponse T CD4+ anti-ADAMTS 13 chez les patients
Etape 1: Génération de tétramères HLA II
Chargés avec le peptide
candidat
HLA DRB1*11
Etude de la réponse T CD4+ anti-ADAMTS 13 chez les patients
Etape 2: Utilisation des tétramères HLA II
HLA DRB1*11
LyT
PATIENT
S
DU CNR
{
- Au diagnostic
- En rémission
- En rechute
Suivi longitudinal selon traitement
Génération de clones T
Etude de la réponse T CD4+ anti-ADAMTS 13 chez les patients
Retombées:
HLA DRB1*11
LyT
Profils Th1, Th2, Th17, Treg
Cytokines
Signature de la réponse T anti
ADAMTS13
Utilisation des clones T spécifiques d’ADAMTS 13
Etudes au niveau cellulaire des clones T CD4+ spécifiques
d’ADAMTS13:
Ly
Ly
TTLy
Ly
TLyT
T
Profil d’expression génique, protéique….
Meilleure compréhension de l’autoimmunité
U
Ly
Ly
TTLy
Ly
LyT
T
T
Y YY
YY
LyB
ADAMTS13r
?
CPA
Rôle des lymphocytes B à la phase aigue et mécanisme
d’action du Rituxiamb
Prédiction rechute
Adaptation thérapeutique
Immunogénicité de l’ADAMTS 13 recombinante
thérapeutique?
Modification par génie génétique
Déficit d’origine génétique Some d’Upshaw-Schulman
C1 inhibiteur?
AO Héréditaires
C1 inhibiteur =
478 AA, chro 11, 50000-105000 Da
Partie Cterm = domaine SERPIN, conservé
Partie Nterm = non fonctionnel mais…
…fortement glycosylé (AA 1-120)
Bock, Biochemistry, 1986
Ac naturels existent, faible titre, non/peu neutralisants, IgA, IgM
et IgG (réaction thymo-indépendante?)
C.Drouet, com. personnelle
Lymphocytes T? Lymphocytes B?
Alloimmunogénicité: existe-t-elle vraiment?
Intérêt à la rechercher?
AO acquis
++ Rare: prévalence 1/100000, Age > 40 ans
Type II = Par Ac anti C1inhibiteur, isotype IgG1, épitope = centre réactif
Type I = 0 Ac, consommation-absorption (par cellules lymphoïdes / si
hyperactivation voie classique du complément)
Association > 60% à des MGUS ou à des hémopathies lymphoïdes (bas
grade), maladies autoimmunes, cancers solides
Mécanisme: évolution anormale d’une réaction immunitaire? clone thymo-
indépendant ? Etude lymphomagénèse post-germinative
Traitement:
- crise: Forte dose C1inh? Agents « bypassants » si résistance
- Fond: = traitement de l’hémopathie (chimio, splénectomie), Rituximab,
autres?
AO acquis
Proposition de colliger les cas au sein du CREAK (registre)
Delphine GOBERT / Olivier FAIN
Hôpital Jean Verdier, Bondy
[email protected]
+ Création d’une Biothèque (30mL de sang sur tube hépariné) / Tumorothèque?
Après avis CPP (recueil consentement pour études génétiques) et financement
Laurent GILARDIN
Centre de recherche des cordeliers, Paris
[email protected]
0619245520
Merci pour votre attention