Identification de nouveaux autoantigènes à la membrane plasmique dans l'hépatite auto-immune de type 1 par l'analyse sérologique du protéome

LE KREMLIN-B.- PARIS 11-BU Méd (940432101) / SudocSudocFranceF

Approches innovantes appliquées à l'identification des auto-antigènes dans les hépatites auto et allo-immunes

L hépatite allo-immune post-greffe de moelle osseuse (GMO) est très mal définie. Le premier objectif de notre thèse était d identifier, par analyse sérologique du protéome, les antigènes (Ag) cibles d auto-anticorps (Ac) présents dans le sérum de patients. Cinq patients, ayant reçu une GMO, ont développé des troubles hépatiques à l arrêt du traitement immunosuppresseur, avec des signes histologiques ressemblant à ceux des hépatites auto-immunes (HAI). Avant et pendant l épisode hépatique, des serums ont été testés sur des immunoblots réalisés avec des protéines nucléaires, cytosoliques, microsomiques et mitochondriales obtenues à partir d homogénat de foie de rat, séparées par électrophorès bi-dimensionnelle et transférées sur membrane de nitro-cellulose. Après digestion trypsique, les protéines d intérêt, marquées uniquement ou plus intensément par les sérums en phase d hépatite, étaient identifiées par spectrométrie de masse MALDI-TOF/TOF et nanoHPLC LTQ-Orbitrap®. Un nombre total de 103 protéines antigéniques a été identifié, parmi lesquelles 12 sont reconnues par les sérums de 3 patients. A l issue de cette première description immunologique des hépatites allo-imunes post-GMO, nous formulons des hypothèses physiopathologiques permettant d expliquer l évolution d un mécanisme allo-immun vers une réaction auto-immune. En outre, nous recommandons la réduction très progressive des doses d immunosuppresseur après GMO.La protéine hnRNP A2/B1 est une cible des anticorps anti-nucléaires (AAN) dans le lupus érythémateux disséminé (LED), la polyarthrite rhumatoïde (PR) et l HAI. Dans la deuxième partie de la thèse, le but était de caractériser les interactions Ag-Ac en fonction de la pathologie, en utilisant la résonance plasmonique de surface par imagerie (SPRi). Trente-neuf peptides chevauchants de 17 acides aminés, couvrant l ensemble de l isoforme B1 de la protéine humaine, ont été immobilisés à la surface d un prisme. Les interactions entre les peptides immobilisés et les sérums de 8 patients de chaque pathologie et de donneurs sains (D) ont été étudiées en temps réel. Les constantes de vitesse de dissociation koff, calculées pendant la phase de dissociation des complexes Ag-Ac formés, reflètent la stabilité de ces complexes.Plusieurs interactions significatives ont été observées : i) avec une stabilité élevée entre P55-70 et les sérums d HAI par rapport aux contrôles (p= 0.003); ii) avec une faible stabilité entre P118-133 et P262-277 et les serums de LED, P145-160 et les sérums de PR par rapport aux serums D (p=0, 006; p=0,002; p=0,007). Le peptide P55-70 est donc un biomarqueur potentiel dans l HAI. Les courbes d interaction et les koff observés après la formation de complexes avec des anticorps anti-IgG et anti-IgM d une part, et le traitement des sérums par des nucléases d autre part, montrent que : i) les IgM sont majoritaires et ii) des acides nucléiques, présents ou non selon la maladie auto-immune, participent aux interactions entre les anti-hnRNP B1 et le peptide AA55-70 ainsi qu entre les autres peptides et les sérums témoins, et contribuent à la stabilité des complexes Ag-Ac. Les résultats de nos travaux et les innovations technologiques en spectrométrie de masse et en SPR permettent d envisager la mise au point de nouveaux tests pour le suivi des patients atteints d hépatites auto et allo-immunes.Alloimmune hepatitis following bone marrow transplantation (BMT) is poorly characterized. The first goal of this thesis was to identify antigens (Ag) targets of autoantibodies (auto-Ab) in sera from patients, using serological proteome analysis. Five patients who received an allogeneic BMT developed liver dysfunctions with histological features suggestive of autoimmune hepatitis (AIH) after the withdrawal of immunosuppressive therapy. Before and during the onset of hepatic dysfunction, sera were tested on immunoblots performed with cytosolic, microsomal, mitochondrial and nuclear proteins from rat liver homogenate, resolved by two-dimensional electrophoresis and transferred onto nitrocellulose membranes. After tryptic digestion, antigenic targets were identified by two tandem mass spectrometry techniques: MALDI-TOF/TOF and nanoHPLC LTQ Orbitrap®. A total of 103 different proteins were identified. Twelve of them were recognized by sera from three patients. This is the first immunological description of hepatitis occurring after BMT, enabling a discussion of the mechanisms that transform an alloimmune reaction into an autoimmune response. Any decision to withdraw immunosuppression after allogeneic BMT should be made with caution and hepatic parameters monitored systematically.Heterogeneous nuclear ribonucleoprotein (hnRNP) A2/B1 is a target for antinuclear autoantibodies in systemic lupus erythematosus (SLE), rheumatoid arthritis (RA), and autoimmune hepatitis (AIH). In the second part of the thesis, the goal was to characterize Ag-Ab interactions as a function of pathology, using surface plasmon resonance imagery (SPRi). Sera from 8 patients from each pathology and healthy donors (D) were passed across a SPRi surface containing 39 overlapping peptides of 17 mers covering the human hnRNP B1. Interactions involving the immobilised peptides were followed in real time and dissociation rate constants koff for each interaction were calculated. koff values reflect the stability of the complex. Several significant interactions were observed: i) high stability (lower koff values) between P55-70 and the AIH sera compared to controls (p= 0.003); ii) lower stability (higher koff values) between P118-133 and P262-277 and SLE sera, P145-160 and RA sera compared to controls (p=0.006, p=0.002, p=0.007). These results indicate that P55-70 of hnRNP B1 is a potential biomarker for AIH in immunological tests.The binding curves and koff values observed after the formation of complexes with anti-IgM and anti-IgG antibodies and after nuclease treatment of the serum indicate that i) IgM isotypes are prevalent and ii) circulating nucleic acids, present or absent according to the autoimmune disorders, participate in the interaction between anti-hnRNP B1 and P55-70 and also between controls and the peptides studied and are involved in antigen-antibody stability. Results from our work as well as promising innovations in mass spectrometry and SPR technologies lead us to consider the development of new tests, usable in monitoring patients with auto and alloimmune liver diseases.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Identification d auto-anticorps pouvant être utilisés comme biomarqueurs diagnostiques des cholangiocarcinomes par l utilisation de la technique SERPA (serological proteome analysis)

Le cholangiocarcinome (CC) est un cancer des voies biliaires qui représente environ 15% des cancers primitifs du foie,mais de pronostic redoutable en raison d'un diagnostic tardif faute de marqueurs spécifiques.La présence d'auto anticorps (Ac) est rapportée comme marqueurs diagnostiques précoce de certains cancers.La présence d'auto-Ac dans le CC n'a pas été signalée, et aucun biomarqueur immunologique de cette maladie n'a été identifié. L'objectif de notre étude était d'identifier des auto-Ac potentiellement utilisables comme biomarqueur de CC, par analyse sérologique du protéome. Des immunoblots ont été réalisés à partir de la séparation par électrophorèse 2D de protéines de lignées tumorales de CC, CCSW1 et CCLP1, de 5 pièces d'hépatectomie ac leur partie tumorale et non tumorale,ainsi que de foie normal de neuropathie amyloïde. Les sérums de 13 patients atteints de CC et un pool de 10 sujets sains ont été testés sur ces immunoblot.La comparaison informatique des profils des protéines immunomarquées par les sérums des patients comparés aux profils des contrôles a permis de définir des spots immunoréactifs d'intérêt.Ces spots d'intérêt marqués par plus d'1/3 de sérums ont été ensuite identifiés par spectrométrie de masse de type Orbitrap®.Ainsi, nous avons identifié 10 protéines d'intérêt de CCSW1,11 protéines de CCLP1, 9 de la partie tumorale des foies, 14 des parties non-tumoral et 16 protéines appartenant au foie normal.Une extrême variabilité était observée selon les sérums pour un même Ag.Différents profils de réactivité étaient observés sur le même extrait antigénique en fonction des sérums testés, et pour un même sérum selon l'extrait antigénique utilisé.Il en résulte qu'un AC d'intérêt donné ne peut être considéré comme biomarqueur de CC que pour une faible proportion de patients.Pr cette raison, il faut envisager la combinaison de plusieurs anticorps pour avoir un test avec une sensibilité et une spécificité utilisable en clinique. Les protéines identifiées ont été classées par bio-informatique (logiciel Panther®) selon la description des gènes et de leurs produits selon une ontologie commune à toutes les espèces : fonctions moléculaires effectuées, processus biologiques assurés et localisation subcellulaire.Dans cette classification, 2 profils d'immunoréactivité se distinguent. La grande majorité des protéines cibles d'intérêt avec une fonction catalytique étaient présentes dans le foie normal ou dans les parties non tumorales des exérèses. L'autre profil était celui des protéines-cibles avec une fonction de protéines structurale et étaient présentes dans les lignées cellulaires tumorales ainsi que des parties tumorales des hépatectomies. Les protéines identifiées avec une activité catalytique étaient:l'alpha-énolase, le fructose biphosphate aldolase B et la glyceraldedyde 3-phosphate déshydrogénase, toutes troisréactives avec+de 50% des sérums de CC. Les protéines de structure identifiées par+de 60% des sérums de CC provenaient des lignées cellulaires et des tissus tumoraux.Il s'agissait de la vimentine, des prélamines A / C, de l'annexine A2 et de l'actine.Enfin, la sérotranferrine, protéines de transport, est reconnues par 100% des sérums CC en utilisant comme antigène des tissus tumoraux.Une sensibilité importante et une spécificité élevée sont des caractéristiques princeps d'un Ac pour pouvoir l'utiliser comme biomarqueur.La plupart des auto-Ac détectés dans cette étude avaient déjà été rapportées dans d'autres cancers et maladies auto-immunes. Pour trouver des protéines antigéniques spécifiques du CC, une combinaison de plusieurs semble nécessaire afin de permettre le développement de nouveaux biomarqueurs pour le diagnostic et le pronostic des CC.En conclusion, les biomarqueurs potentiels proposés dans cette étude doivent être testés en différentes combinaisons avec un panel en nb significatif de patients et en utilisant le substrat antigénique le plus approprié comme défini au cours de cette étude.Cholangiocarcinoma (CC) is a rare but fatal primary liver cancer and accounts for an estimated 15% of primary liver cancer worldwide. It is associated with high mortality due to the lack of established diagnostic approaches. Autoantibodies can be used clinically as diagnostic markers for early cancer detection of cholangiocarcinoma. Studies, indicating the presence of auto-antibodies (AAbs) in CC have not been reported yet. No immunological biomarker, correlated to the disease, has been identified. The objective of our study was to identify cellular proteins from liver tissues (tumoral and non tumoral) and cholangiocarcinoma cell lines which could be recognized by antibody of CC patients. We used serological proteome analysis (SERPA) technique which leads us to suggest some molecules as potential biomarkers for the early diagnosis of CC. Proteins from different origins were 2DE separated: CCSW1 and CCLP1 tumor cell lines, five different samples of hepatectomies for CC with respect to their tumoral and non-tumoral counterparts and a normal liver from amyloid neuropathy. Sera from 13 CC patients and a pool of 10 healthy subjects were probed on immunoblot performed with these different separations. Comparison of immunoblotting patterns given by patient s sera compared to patterns given by controls allowed to define immunoreactive spots of interest and those reacting with more than one-third of sera were identified by orbitrap type mass spectrometry. In this way we identified 10, 11, 9, 14 and 16 proteins from CCSW1, CCLP1, tumor part, non-tumor counterpart and normal liver antigenic extracts respectively. Different patterns of reactivity were observed according to sera on the same antigenic extract, and for a same serum, according to the antigenic extract, even though few common patterns were also observed. This widespread of reactivity is not unusual and reported earlier in several studies of this sort. It is indicated that a single AAb have an ability to identify only a small proportion of patient. For this reason, several antibodies in combination must be used to ensure sensitivity and specificity of assays used in the daily clinic.Identified proteins were then categorized by gene ontology analysis by which they fall into three main groups; biological process and molecular functions, protein class and molecular pathway and cellular component, according to the Panther classification. By Gene Ontology classification, two different patterns of targeted antigens were observed. The vast majority of targeted-proteins with catalytic activity were found in normal liver or non-tumor specimens. The second pattern was mainly represented by targeted proteins categorized as structural proteins extracted from CC cell lines and tumor tissues. Proteins identified with catalytic activity were: alpha-enolase, fructose biphosphate aldolase B and glyceraldedyde 3-phosphate dehydrogenase; which were reactive with more than 50% of CC sera. Proteins identified with structural activity, and detected with high rates by using cell lines and tumor tissues, were: vimentin, prelamine A/C, annexin A2 and actin; reactivity of each protein was higher than 62% with CC sera. Serotranferrin, identified under the category of transfer/carrier proteins, recognized by 100% of CC sera by using tumor tissues.High sensitivity and specificity is a prime requisite of AAbs that might be used as CC biomarkers for CC diagnosis. Most of the AAbs detected in this study had previously been reported in other cancers and auto-immune disorders. Hence it is essential to prove the specificity of antigenic proteins, a combination of various antigens therefore needs to be tested to enable the development of new biomarkers for the diagnosis and prognosis of CC.In conclusion, the proposed potential biomarkers need to be tested in a variety of different combinations with a panel of significant number of patients and using the most appropriate substrate defined during this study.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

Autoantibody signatures defined by serological proteome analysis in sera from patients with cholangiocarcinoma.

International audienceThe challenging diagnosis and poor prognosis of cholangiocarcinoma require the determination of biomarkers. Autoantibodies could be used in the clinic as diagnostic markers for the early detection of tumours. By proteomic approaches, several autoantibodies were proposed as potential markers. We tried in this study, to perform a serological proteome analysis, using various antigenic substrates, including tumours and human liver. Sera from patients (n = 13) and healthy donors (n = 10) were probed on immunoblots performed using 2-dimensionally separated proteins from cholangiocarcinoma cell lines (CCLP1 and CCSW1), from the liver of healthy subject and interestingly, from tumour and adjacent non-tumour liver tissues from five patients with cholangiocarcinoma and tested with their corresponding serum. Spots of interest were identified using mass spectrometry and classified according gene ontology analysis. A comparison of the whole immunoblotting patterns given by cholangiocarcinoma sera against those obtained with normal control sera enabled the definition of 862 spots. Forty-five different proteins were further analysed, corresponding to (1) spots stained with more than four of 13 (30 %) sera tested with the CCLP1 or the CCSW1 cell line and with the normal liver, and (2) to spots immunoreactive with at least two of the five sera probed with their tumour and non-tumour counter-part of cholangiocarcinoma. Immunoreactive proteins with catalytic activity as molecular function were detected at rates of 93 and 64 % in liver from healthy subjects or cholangiocarcinoma non-tumour tissues respectively, compared to 43, 33, 33 % in tumour tissues, or CCSW1 and CCLP1 cell lines. A second pattern was represented by structural proteins with rates of 7 and 7 % in normal liver or non-tumour tissues compared to 14, 33 and 67 % in tumour tissue, CCSW1 or CCLP1 cell lines. Proteins with a binding function were detected at rates of 7 % in non-tumour tissue and 14 % in tumour tissue. Using the extracted tumour tissue, serotransferrin was targeted by all cholangiocarcinoma-related sera. Immunological patterns depended on the type of antigen substrate used; i.e. tumour versus non tumour specimens. Nevertheless, a combination of multiple autoantibodies tested with the most appropriate substrate might be more sensitive and specific for the diagnosis of cholangiocarcinoma