PEPTIDES ISSUS DE LA GLYCOPROTEINE G DU VIRUS DE LA RAGE, LIGANDS DU RECEPTEUR DE BASSE AFFINITE DES NEUROTROPHINES
(P75 TR) ET LEURS APPLICATIONS
La présente invention est relative à des peptides issus de la glyco- protéine G du virus de la rage, ligands du récepteur de basse affinité des neuro- trophines plS^^) et à leurs applications comme vecteur pour le transport ciblé de molécules d'intérêt dans des cellules exprimant ce récepteur, utile pour le traitement des maladies génétiques ou acquises, impliquant un dysfonctionnement de ces cellules, notamment les maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson ou la maladie d'Alzheimer.
Le virus de la rage (RV) est un virus neurotrope responsable d'une encéphalomyélite mortelle chez l'homme et les mammifères domestiques et sauvages, transmis généralement par la morsure d'un animal infecté présentant des signes cliniques de la maladie. Ce virus est un Lyssavirus (famille des Rhabdoviridaé) ; il est classé dans le génotype 1 (GT1), les génotypes GT2 à GT7 correspondant respectivement au virus Lagos Bat (LB), Mokola (Mok), Duvenhague (Duv) et aux Lyssavirus de chauve-souris d'origine européenne (EBL de types 1 et 2) ou australienne (ABL).
Les Lyssavirus sont des virus enveloppés comprenant une unique glycoprotéine (G), associée en trimères, sous forme de spicules formant des protru- sions à la surface de l'enveloppe lipidique.
La glycoprotéine G a trois fonctions majeures : (i) du fait de son interaction avec des récepteurs cellulaires, elle permet la fixation du virus aux cellules et est le déterminant majeur du neurotropisme des Lyssavirus, (ii) elle induit une immunité protectrice, humorale (anticorps neutralisants) et cellulaire, et (iii) elle permet la fusion de l'enveloppe virale avec la membrane cellulaire, par un processus dépendant du pH.
La glycoprotéine G du virus de la rage (RVG) est une protéine transmembranaire de type I de 505 acides aminés comprenant un domaine externe de 439 acides aminés, un domaine transmembranaire de 22 acides aminés et un domaine
C-terminal de 44 acides aminés. Trois sites potentiels de N-glycosylation ont été loca-
lises : le premier situé au niveau de l'acide aminé en position 32 est glycosylé de façon très inefficace, le second en position 204 ou 247 est glycosylé uniquement dans certaines souches et le troisième, situé en position 319 est toujours glycosylé. Le repliement, le transport intracellulaire et l'oligomérisation ont été analysés pour les souches Pasteur et ERA et il a été montré que la glycoprotéine G acquiert une organisation trimérique au niveau du réticulum endoplasmique. Un peptide de fusion potentiel a été localisé dans la région correspondant aux résidus d'acides aminés des positions 102 à 179.
La structure antigénique de la glycoprotéine G a été caractérisée de façon extensive à l'aide d'anticorps monoclonaux dirigés contre cette glycoprotéine. Environ 50 mutants de la glycoprotéine G résistants à la neutralisation par le virus de la rage (souche CVS) ont été isolés et classés en sites antigéniques indépendants en fonction de leur mutation et de leur réactivité avec les anticorps monoclonaux anti-G. Deux sites conformationnels immunodominants (site II et site LÏÏ), deux sites mineurs (site a et épitope linéaire) et plusieurs autres épitopes ont été localisés dans le domaine externe de la glycoprotéine G :
- le site II est un site antigénique majeur, reconnu par 70 % des anticorps monoclonaux ; il est constitué par les résidus d'acides aminés correspondant aux positions 34 à 42 et 184 à 210, reliés par un pont disulfure entre les cystéines en posi- tion 35 et 207,
- le site UI est un site conformationnel constitué par les résidus des positions 330 à 340 ; il joue un rôle essentiel dans la propagation et le pouvoir pathogène du virus : (i) la mutation du résidu Arg333 conduit à une perte de virulence pour les animaux adultes, le mutant Arg333 est capable d'infecter des neurones péri- phériques, mais se propage uniquement dans un nombre limité de catégories de neurones du système nerveux central et (ii) la mutation du résidu Lys330 abolit la pénétration du virus dans les neurones sensoriels et moteurs, après une infection par voie intramusculaire,
- le site a est constitué par les résidus des positions 342 et 343 et l'épitope linéaire est constitué par les résidus correspondants aux positions 251 à 264.
La glycoprotéine G du virus de la rage adopte au moins deux conformations, dénommées N (neutre) et I (inactive pour la fusion). La glycoprotéine G en conformation I n'est plus reconnue par les anticorps monoclonaux du site II, mais le virus peut être neutralisé par des anticorps monoclonaux qui ne reconnaissent pas le virus lorsque la protéine est en conformation N. Cette propriété a été utilisée pour isoler des mutants résistants à la neutralisation induite en conditions acides ; les mutations correspondantes ont été localisées dans la région N-terminale de la glycoprotéine (entre les résidus correspondant aux positions 10 à 15) et à d'autres positions contrôlant le changement de conformation (positions 44, 282, 392 et 396). À l'exception des étapes très précoces et finales de l'infection, au cours desquelles ils se multiplient dans des tissus non-neuronaux (glandes salivaires par exemple), les Lyssavirus se multiplient et se propagent exclusivement à l'intérieur des neurones. Le virus pénètre directement au niveau des terminaisons nerveuses du site d'inoculation ou après une multiplication limitée dans les myotubes ; il est ensuite transporté le long des axones, dans les corps cellulaires des neurones moteurs et sensoriels où il se réplique. Le bourgeonnement viral a lieu essentiellement dans les compartiments internes des neurones infectés et le virus est transporté au niveau des synapses par l'intermédiaire de vésicules.
Différents récepteurs potentiels du virus de la rage et de sa glyco- protéine G ont été proposés : des phospholipides (Perrin et al., Annales Virologie, 1982, 133, 403-422 ; Rupprecht et al., Curr. Topics in Microbiol. And Immunol., 1994, 187, 1-339 ; Superti et al., Archives of Virol, 1984, 81, 321-328), des ganglio- sides (Superti et al., J. Gen. Virol., 1986, 67, 47-56) et des protéines spécifiques des neurones, incluant le récepteur nicotinique de l'acétylcholine (Lentz et al., Science, 1984, 226, 847-848 ; Brain Research, 1986, 1, 211-219), la molécule d'adhésion des cellules neurales (NCAM, Thoulouze et al., J. Virol, 72, 7181-7190) et le récepteur de basse affinité des neurotrophines p75NTR (Tuffereau et al. EMBO Journal, 1998, 17, 7250-7259).
La p75NTR est une glycoprotéine de type I de la superfamille des récepteurs du TNF, comprenant un domaine externe (ectodomaine) incluant quatre domaines riches en cystéine (CRD pour Cystein Rich Domain), impliqués dans la
liaison du ligand et la dimérisation du récepteur, une tige riche en serine et thréonine qui est très glycosylée, ainsi qu'un domaine intracellulaire incluant un signal de mort cellulaire, potentiellement impliqué dans l'apoptose (Chao et al., J. Neurol., 199 , 25, 1373-1385). La p75NXR est exprimée dans de nombreux tissus neuronaux et non- neuronaux chez le sujet jeune. Chez l'adulte, son expression est plus limitée ; elle est détectée dans plusieurs catégories de neurones, principalement au niveau des synapses, ainsi que dans d'autres tissus tels que le muscle, l'oreille interne, les testicules et les glandes sous-maxillaires.
La p75NTR lie le NGF (Nerve Growth Factor) et d'autres neuro- trophines, telles que le BDNF (Brain-Derived Nerve Factor) et les neurotrophines NT- 3 et NT-4/5. Le domaine de liaison au récepteur des neurotrophmes n'a pas été identifié de façon précise ; il a été montré que quelques acides aminés basiques sont indispensables, suggérant l'existence d'interactions ioniques entre les neurotrophines, chargées positivement, et le domaine externe, riche en résidus cystéine. L'hétéropolymère formé par la liaison des neurotrophines au récepteur p75NTR peut éventuellement s'associer avec une protéine de la famille Trk (TrkA, B ou C, en fonction du ligand) pour former un site de haute affinité pour les neurotrophines ; le complexe p75NTR- NGF-TrkA est internalisé dans des vésicules et transporté de façon rétrograde au niveau des corps cellulaires des neurones (Lalli G. et,al., J. Cell Biol., 2002, 156, 2, 233-239).
Poursuivant leurs travaux, les Inventeurs ont maintenant identifié des fragments peptidiques de la glycoprotéine G du virus de la rage, capables de se lier spécifiquement au récepteur p75NTR. Ces peptides, ligands du récepteur p75NTR représentent des vecteurs capables d'adresser (ou cibler) et d'internaliser (par endocytose) des molécules d'intérêt, de façon efficace, et spécifique dans des cellules exprimant ce récepteur, en particulier dans les neurones.
La présente invention a pour objet un peptide capable de se lier spécifiquement au récepteur p75 , caractérisé en ce qu'il comprend entre 35 et 101 acides aminés et inclut au moins le fragment correspondant aux positions 318 à 352 de la glycoprotéine G mature du virus de la rage, lesdites positions étant identiques pour toutes les souches du virus de la rage.
Selon un mode de réalisation avantageux dudit peptide, il est constitué par les résidus d'acides aminés 318 à 352 de la glycoprotéine G mature du virus de la rage.
Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, ledit peptide (peptide PI) correspond aux positions 318-352 de la glycoprotéine G mature du virus de la rage et présente la séquence suivante :
FNKTXιMEADAHYX2X3X4X5X6WX7EX8LPSX9X1oCLX11X12GX13RCH, (SEQ ID NO: 1), dans laquelle : X! représente L ou I, X2 représente K, T ou N, X3 représente S ou P, f représente V ou I, X5 représente R, Q, M, L, I, S, K, G ou E, X6 représente T ou E, X représente N, I, T ou E, X8 représente I ou L, X9 représente K, T ou N, Xι0 représente G ou E,Xπ : R ou E, X12 : A ou V et X13 représente G ou E.
De manière préférée, ledit peptide PI présente la séquence SEQ ID NO:2 : FNKTLMEADAHYKSVRTWNEILPSKGCLRVGGRCH.
Selon un autre mode de réalisation avantageux dudit peptide (peptide P2), il correspond aux positions 291-391 de la glycoprotéine G du virus de la rage et présente la séquence suivante :
MTTKSVSFRRLSHLRKLVPGFGKAYTΓFNKTX1MEADAHYX2X3X4X5X6WX7E X8LPSX9X1OCLX11X12GXΙ3RCHPY1VNGVFFNGY2ILGY3DY4Y5VLFFEMQSSLL
(SEQ ID NO:31), dans laquelle : Y] représente H ou P, Y représente I ou L, Y3 repré- sente P ou S, Y représente G ou D et Y5 représente N ou H.
De manière préférée, ledit peptide P2 présente la séquence SEQ ID
NO :32 :
MTTKSVSFPvRLSHLRKXVPGFGKAYWNJOZ^
LR GGΛCHPHVΝGVFFΝGIILGPDGΝVLff EMQSSLL. La présente invention a également pour objet un peptide chimère, caractérisé en ce qu'il comprend, à son extrémité Ν-terminale, un peptide tel que défini ci-dessus, et à son extrémité C-terminale, un motif de trimérisation.
Selon un mode de réalisation avantageux dudit peptide chimère, il comprend en outre, entre l'extrémité C-terminale dudit peptide et l'extrémité Ν- terminale dudit motif de trimérisation, un fragment de liaison comprenant entre 1 et 10 aminoacides, de préférence, un fragment comprenant au moins 8 glycines.
De manière avantageuse, du fait de leur capacité de liaison avec p75NTR, lesdits peptides permettent un adressage spécifique aux cellules neuronales ainsi qu'une internalisation de molécules d'intérêt dans les cellules neuronales, notamment pour le traitement de maladies neurodégénératives. En effet, ces peptides se lient de manière spécifique au récepteur de basse affinité du NGF (p75NTR) et plus particulièrement au premier domaine riche en cystéines (CRD1) dudit récepteur, alors que les neurotrophines se fixent sur les deuxième et troisième domaines riche en cystéines (CRD2 et 3).
De manière surprenante, le peptide PI selon l'invention présente effectivement des propriétés d'adressage et d'internalisation dans les cellules neuronales, alors que ce n'est pas le cas pour le peptide correspondant strictement au site UI (positions 330-340) ; en effet, le fragment 318-329 de la glycoprotéine mature du virus de la rage, à l'extrémité N-terminale et notamment la présence d'une phénylalanine à l'extrémité N-terminale (correspondant à la position 318 de la glycoprotéine mature) et le fragment 341-352 de la glycoprotéine du virus de la rage mature, à l'extrémité C- terminale et notamment la présence d'une histidine en position C-terminale, dans le peptide selon l'invention sont nécessaires pour obtenir l'activité recherchée.
Il en est de même pour le peptide P2, qui comprend également le fragment 318-352. De manière plus précise, le mécanisme d'action des peptides selon l'invention peut être considéré comme le suivant :
- ciblage de la molécule d'intérêt à des cellules particulières, par l'intermédiaire de sa liaison au peptide selon l'invention ; cette liaison est de préférence (mais non exclusivement) covalente et s'effectue par l'intermédiaire d'un linker clivable, qui après clivage, libérera la molécule d'intérêt dans la cellule ; ledit linker contient avantageusement un pont S-S qui sera réduit, un ester qui sera clivé dans les compartiments acides de la cellule ou un glycane.
- internalisation du complexe peptide selon l'invention + molécule d'intérêt dans des vésicules d'endocytose et - libération de la molécule d'intérêt directement au niveau de son site d'action.
De manière avantageuse, dans le cadre de l'invention, un peptide de fusion n'est pas nécessaire.
Les peptides selon l'invention peuvent être obtenus, de manière avantageuse soit par synthèse chimique, soit par expression dans des systèmes d'expression classique (bactéries, baculovirus recombinants, levures...) et purification à l'aide d'anticorps anti-G dirigés contre l'un des sites antigéniques contenus dans le dit peptide.
La présente invention a également pour objet une protéine chimère, caractérisée en ce qu'elle comprend à son extrémité N-terminale, l'ectodomaine de la glycoprotéine G du virus de la rage correspondant aux positions 1-432 ou aux positions 1-439 de ladite glycoprotéine G, lequel ectodomaine inclut le peptide correspondant aux positions 318-352, et à son extrémité C-terminale, un motif de trimérisation.
Selon un mode de réalisation avantageux de ladite protéine chimère, elle comprend en outre, entre l'extrémité C-terminale de l'ectodomaine de la glycoprotéine G du virus de la rage et l'extrémité N-terminale du motif de trimérisation, un fragment de liaison comprenant entre 1 et 10 aminoacides, de préférence, un fragment comprenant au moins 8 glycines.
Conformément à l'invention, ledit motif de trimérisation correspond au domaine de 27 acides aminés provenant de la fibritine du bactériophage T4 et présente la séquence suivante :
G-Y-I-P-E-A-P-R-D-G-Q-A-Y-V-R-K-D-G-E-W-V-F-L-S-T-F-L. (SEQ ID NO: 16) (Fib-foldon).
De manière surprenante, aussi bien le peptide chimère que la protéine chimère selon l'invention interagissent de manière stable avec p75 ; en particulier, la protéine chimère forme des trimères plus stables que l'ectodomaine de la glycoprotéine G du virus de la rage (fragment 1-432 ou fragment 1-439) ; en effet, l'ectodomaine de la glycoprotéine G forme des trimères (à concentration élevée) qui se dissocient sous forme de monomères quand la concentration diminue. La présente invention a également pour objet une molécule complexe, caractérisée en ce qu'elle comprend un peptide ou une protéine chimère,
tels que définis ci-dessus, associé, de manière covalente ou non, à une molécule d'intérêt, apte à traiter une maladie neurodegenerative.
Selon un mode de réalisation avantageux de ladite molécule complexe, ledit peptide ou ladite protéine chimère et ladite molécule d'intérêt sont liés de manière covalente par l'intermédiaire d'un lieur convenable.
Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation, ledit lieur est clivable dans la cellule et comprend soit un pont S-S, soit un ester, soit un glycane.
Le peptide ou la protéine chimère selon l'invention est associé à la molécule d'intérêt par toute méthode connue :
- lorsqu'il s'agit de peptides, l'association est réalisée par liaison peptidique ;
- lorsque la molécule d'intérêt n'est pas un peptide, l'association est réalisée à l'aide de systèmes de couplage ; - des associations non covalentes sont également possibles.
La présente invention a également pour objet une molécule d'acide nucléique, caractérisée en ce qu'elle code pour un peptide ou une protéine chimère, tels que définis ci-dessus.
Selon un mode de réalisation de ladite molécule d'acide nucléique, elle code pour le peptide PI tel que défini ci-dessus (peptide issu de la glycoprotéine G du virus de la rage).
Selon une disposition avantageuse de ce mode de réalisation ladite molécule d'acide nucléique présente la séquence suivante : ttc aac aaa ace Rj atg gaa gct gat gct cac tac R2 R3 R4 R5 Rό tgg R7 gag R8 atc ecc tca R9 R10 tgt ctg Rπ R12 gga R13 aggtgt cat, dans laquelle : R\ représente un codon L ou un codon I, R2 représente un codon K, un codon T ou un codon N, R3 représente un codon S ou un codon P, Ri représente un codon V ou un codon I, R5 représente un codon R, un codon, Q, un codon M, un codon L, un codon I, un codon S, un codon K, un codon G ou un codon E, Rβ représente un codon T ou un codon E, R7 représente un codon N, un codon I, un codon T ou un codon E, R8 représente un codon I ou un codon L, R9 représente un codon K, un codon
T ou un codon N, R10 représente un codon G ou un codon E, Rπ représente un codon R ou un codon E, R12 représente un codon A ou un codon V et R13 représente un codon G ou un codon E.
De manière préférée, ladite molécule d'acide nucléique présente la séquence suivante : ttc aac aaa ace ctg atg gaa gct gat gct cac tac aag tca gtc cgg ace tgg aat gag atc atc ecc tca aag ggg tgt ctg aga gtt gga ggg agg tgt cat (SEQ ID NO:3)
Selon un autre mode de réalisation avantageux de ladite molécule d'acide nucléique, elle code pour le peptide P2 tel que défini ci-dessus. Les différentes molécules d'acides nucléiques selon l'invention codant pour les fragments 318-352, 291-391 et 1-439 de la glycoprotéine G peuvent notamment être retrouvées à partir des bases de données de séquences et notamment à partir des numéros d'accès suivants : J02293 (souche ERA), CAD44953 et AJ506997.1 (souche CVS), UI 1748, U03764 ou UI 1758 (souche Ontario). Elles incluent les variants de ces différentes molécules d'acides nucléiques qui codent pour un fragment ayant les mêmes propriétés que celles exposées ci-dessus.
La présente invention a également pour objet des vecteurs contenant une molécule d'acide nucléique codant pour un peptide ou une protéine chimère, tels que définis ci-dessus et des cellules hôtes (bactéries, virus et notamment baculovirus et levures, notamment) comprenant ces vecteurs.
De tels vecteurs, convenablement sélectionnés, sont utiles comme vecteurs de thérapie génique.
La présente invention a également pour objet une composition pharmaceutique, caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement (i) un produit sélectionné dans le groupe constitué par une molécule complexe telle que définie ci- dessus, une molécule d'acide nucléique nue telle que définie ci-dessus ou un vecteur tel que défini ci-dessus, ladite molécule d'acide nucléique ou ledit vecteur étant associés à une molécule d'intérêt et (ii) au moins un véhicule pharmaceutiquement accep- table.
La présente invention a également pour objet un outil de criblage spécifique de molécules modulant la liaison entre la glycoprotéine G du virus de la rage et le récepteur de basse affinité des neurotrophines (p75NTR) spécifique des cellules neuronales, caractérisé en ce qu'il comprend : - des cellules exprimant un peptide selon l'invention comprenant au moins le fragment correspondant aux résidus d'acides aminés 318 à 352 de la glycoprotéine G mature du virus de la rage et notamment les peptides PI ou P2 selon l'invention, tels que définis ci-dessus, un peptide chimère tel que défini ci-dessus ou une protéine chimère telle que définie ci-dessus (élément de liaison 1) ; et - des cellules exprimant le récepteur de basse affinité des neurotrophines (p75NTR), de préférence, uniquement le CRDl dudit récepteur (élément de liaison 2).
Selon un mode de réalisation avantageux dudit outil de criblage, lesdites cellules expriment un peptide sélectionné dans le groupe constitué par le peptide PI constitué par les résidus d'acides aminés 318 à 352 de la glycoprotéine G mature du virus de la rage, le peptide P2 constitué par les résidus d'acides aminés 291- 391 de la glycoprotéine G mature du virus de la rage et une protéine chimère, telle que définie ci-dessus.
Selon un autre mode de réalisation avantageux dudit outil de criblage, il comprend des cellules exprimant le peptide PI constitué par les résidus d'acides aminés 318 à 352 de la glycoprotéine G mature du virus de la rage tel que défini ci-dessus.
En variante, au moins l'un des deux éléments de liaison est sous une forme soluble. Par exemple :
- la forme soluble du peptide est constituée notamment par les résidus d'acides aminés 318 à 352 de la glycoprotéine G mature du virus de la rage, obtenue de préférence par synthèse.
- la forme soluble du récepteur de basse affinité des neurotrophines (p75NTR) est constituée d'au moins le fragment CRDl et d'au plus l'ectodomaine du récepteur p75 fusionné à un fragment Fc d'une immunoglobuline IgGl humaine.
La présente invention a en outre pour objet une méthode de sélection de ligands spécifiques du récepteur p75, caractérisée en ce qu'elle comprend essentiellement :
- la mise en contact d'un outil de criblage tel que défini ci-dessus, dans un milieu approprié avec un ligand potentiel marqué et
- la mesure du produit marqué éventuellement lié.
La méthode mise en œuvre peut être soit une méthode directe, soit une méthode par compétition.
La présente invention a également pour objet l'utilisation d'une protéine chimère ou d'un peptide, tels que définis ci-dessus, pour la préparation d'un médicament utile pour le traitement des maladies génétiques ou acquises impliquant un dysfonctionnement des cellules exprimant le récepteur p75NTR, notamment des maladies neurodégénératives telles que la maladie de Parkinson ou la maladie d'Alzheimer. La présente invention a également pour objet l'utilisation d'une protéine chimère ou d'un peptide, tels que définis ci-dessus, pour la préparation d'un médicament destiné à inhiber les inhibiteurs de la myéline ; de tels produits favorisent ainsi la régénération neuronale, notamment en cas de traumatisme ou de lésion de la moelle épinière. La présente invention a également pour objet, l'utilisation d'une protéine chimère ou d'un peptide, tels que définis ci-dessus, pour la préparation d'un médicament utile dans le traitement des cancers.
Outre les dispositions qui précèdent, l'invention comprend encore d'autres dispositions qui ressortiront de la description qui va suivre, qui se réfère à des exemples de mise en œuvre du peptide de la présente invention, au Tableau résumant les séquences de la Demande ainsi qu'aux dessins annexés dans lesquels :
- La figure 1 illustre l'expression de la protéine recombinante p75-Fc dans les cellules COS : la figure 1 A illustre la structure du récepteur p75NTR (p75-Fc) soluble dimérique comprenant le domaine externe ou ectodomaine du p75NTR (p75ECD) fusionné au domaine Fc de la chaîne lourde d'une IgGl humaine (hlgdFc) du récepteur soluble p75-Fc ; la figure 1B illustre l'analyse, en Western-blot, de
O 2004/000877
12 l'expression de la protéine p75-Fc dans le surnageant de cellules COS transfectées de façon transitoire par le plasmide recombinant (P-p75/Fc), et la figure 1C illustre l'analyse, en SDS-PAGE et coloration au bleu de Coomassie, de la protéine p75-Fc purifiée en colonne de protéine A-Sépharose. - La figure 2 illustre l'analyse de l'interaction du récepteur soluble p75-Fc avec le virus de la rage : - la figure 2A illustre l'analyse en ELISA ; la figure 2B montre que la protéine p75-Fc neutralise la souche CVS.
- La figure 3 illustre l'interaction entre le mutant srr et la protéine p75-Fc ou des anticorps monoclonaux anti-G (figure 3A) ; les complexes immuns sont analysés par SDS-PAGE et autoradiographie (figure 3B).
- La figure 4 illustre la liaison des mutants srr à une forme membra- naire du récepteur ρ756 : la figure 4A illustre l'expression de la RVG à la surface cellulaire ; la figure 4B illustre la liaison des cellules marquées Sf21-p75 à des monocouches de cellules BSR infectées par le CVS ou des mutants srr. - La figure 5 illustre la maturation des mutants srr.
- La figure 6 la liaison de I25I-RVG aux cellules PC 12 : figure 6A : résultats obtenus par incubation de 20 ng/ml de,25I-RVG ou de 10 ng/ml de 125I-NGF avec des cellules PC 12 en présence de compétiteurs non radioactifs ; figure 6B : plot Scatchard. - La figure 7 illustre la liaison de la RGV aux mutants CRDl : des mutations ponctuelles dans le plasmide CRDl et la protéines est exprimée dans des cellules COS-7 ; les cellules sont biotinylées à leurs surface, lysées et les extraits sont précipités avec des billes de streptavidine, puis le récepteur p75 est détecté par Western-blot. - Les figures 8A et 8B illustrent la liaison de I-RVG aux mutants ponctuels de CRDl.
- La figure 9 représente schématiquement les glycoprotéines G solubles du virus de la rage, exprimées dans le système baculovirus : Fib-foldon correspond au motif de trimérisation et représente la séquence DD NO :16 ; H6 = 6 histidines ; G8 = glycines ; I = Isoleucine ; L = Leucine ; Q = glutamine ; PS-G = peptide signal glycoprotéine ; PS-M = peptide signal de la mellitine. Dans la construc-
tion B, le dernier acide aminé de l'ectodomaine de la glycoprotéine G (une lysine) est remplacé par une arginine.
- La figure 10 représente le taux d'expression des protéines solubles A, B et C, telles que définies à la figure 9 : un aliquot des surnageants des cellules d'insectes infectées par les recombinants baculovirus A, B ou C a été analysé en gel de polyacrylamide-SDS en condition réductrice. La présence de glycoprotéine G a été révélée par Western-blot (immunoempreinte) avec l'anticorps 17D2.
- La figure 11 représente l'oligomérisation des glycoprotéines G recombinantes (A, B et C) : analyse par sédimentation à l'équilibre en gradient 5-20 % de saccharose des protéines produites dans le surnageant des cellules d'insectes infectées par le baculovirus recombinants.
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EXEMPLE 1 : MATERIELS ET METHODES
1) Cellules, virus et anticorps - Les cellules BSR (Sato et al., Arch. Virol., 1977, 53, 269-273), un clone de cellules BHK-21, sont cultivées dans du milieu MEM modifié par Glasgow (GD3CO BRL) supplémenté avec 10 % de sérum de veau fœtal, à 37 °C, dans un incu-
bateur humide, en présence de 5 % de CO2. Elles sont utilisées pour produire le virus de la rage (RV) et le virus de la stomatite vésiculaire (VSV) (Thoulouze, J. Virol., 1998, 72, 7181-7190).
- Les cellules COS-7 (fournies par Brian Seed, MGH Boston), sont cultivées dans du milieu DMEM (GIBCO BRL) supplémenté avec 10 % de sérum fœtal bovin, à 37 °C, dans un incubateur humide, en présence de 5 % de CO2.
- Les cellules Sf21 de Spodoptera frugiperda (LNVITROGEN) sont cultivées à 28 °C dans du milieu TC100 (GIBCO BRL) supplémenté avec 10 % de sérum fœtal bovin. - Les cellules PC 12 sont cultivées dans un milieu MEM (GIBCO
BRL), en présence de sérum de veau fœtal à 10 %.
- Le virus de la rage de souche CVS (Challenge Virus Strain) est amplifié et titré par la technique des plages, selon les protocoles décrits dans Raux et al., Virology, 1995, 210, 400-408. Dix clones de CVS, qui ont été antérieurement utili- ses pour sélectionner des mutants qui sont neutralisés à pH acide (Raux et al., 1995 précité), ont été utilisés dans cette sélection.
- Un baculovirus recombinant exprimant la p75NTR humaine (Tuffereau et al., J. Gen. Virol., 2001, 82, 2861-2867) a été utilisé pour infecter des cellules Sf21. - Un anticorps polyclonal anti-IgG est utilisé (Jackson Laboratories)
- Des anticorps monoclonaux sont également mis en œuvre :
. les anticorps monoclonaux anti-G 30AA5 et 40DC2 se lient au site H (Préhaud et al., J. Virol., 1988, 62, 1-7),
. Les anticorps monoclonaux 50AD1 et 41BC2 se lient au site III (Tuffereau et al., Virol, 1989, 172, 206-212)
. L'anticorps monoclonal 9B4 se lie au site a (Benmansour et al., J. Virol, 1991, 65, 4198-4203),
. L'anticorps monoclonal 17D2 se lie à l'épitope linéaire (Lafay et al., J. Gen. Virol, 1996, 77, 339-346) et . L'anticorps 21H8 se lie à la conformation spécifique des conditions acides (Raux et al., 1995, précité)
O 2004/000877
16
Ces anticorps sont préparés et caractérisés, conformément aux méthodes connues de l'homme du métier. 2) Constructions p75
Des mutants dans lesquels le domaine riche en cystéine (CRD) est délété sont obtenus par la technique de PCR-recombinante, utilisant un plasmide p75 comprenant la totalité de la séquence codante du gène p75 humain, amplifié avec des oligonucléotides spécifiques et sous-cloné dans le site BamHI du plasmide pcDNAl [Invitrogen, réf.V490-20, 1992 (bactéries MC1061/P3, sélection ampicil- line+tétracycline)], comme matrice et des amorces spécifiques pour introduire des délétions CRD dans la partie extracellulaire de la protéine.
Le Tableau I ci-après précise les amorces qui ont été utilisées pour obtenir les mutants de délétion. Tableau I : amorces (SEQ H) NO :4 à 13) utilisées pour les mutants de délétion
Dans une première étape, deux fragments de PCR (a et b) sont obtenus puis une PCR de fusion est réalisée en utilisant les amorces RAl et RB5 et les fragments PCR a+b.
Des mutations ponctuelles sont introduites dans CDR1 à l'aide du kit de mutagenèse dirigée QuickChange™ (Stratagene). Les mutations sont introduites dans le gène par amplification à l'aide de l'ADN-polymérase Pfu Turbo™ et de deux amorces synthétiques portant la mutation désirée.
L'incorporation des amorces génère un plasmide muté. Après amplification, la matrice d'ADN (méthylée ou hémi-méthylée) est digérée pendant 1 heure à 37°C par l'endonucléase C Dpnl et le produit de digestion est utilisé pour transformer des bactéries MC 1061. 3) Expression d'un récepteur p75 soluble (p75-Fc)
Un vecteur d'expression contenant l'ectodomaine du récepteur p75NTR (acides aminés 1 à 222, numéro d'accession Genbank n° M14764 et Johnson et al., Cell, 1986, 47, 545-554) clone en phase avec le domaine constant de la chaîne lourde d'une IgGl humaine (Aruffo et al., Cell, 1990, 61, 1303-1313 ; Langner et al., Arch. Virol, 1993, 130, 157-170) a été construit (figure 1A) en suivant les étapes suivantes. Un fragment d'ADNc de la p75NTR a été amplifié par PCR à l'aide de la polymérase Tfu (PROMEGA) et d'un couple d'amorces comprenant une amorce sens, complémentaire de la séquence signal, contenant un site Xhol (5'CGCGGGÇTÇGAGATGGACGGGCCGCGC3', SEQ ID NO: 14) et une amorce anti-sens correspondant à la séquence 3' de la tige O-glycosylée, contenant un site BamHI 5' GCGGATCCCATCGGCCAGGGATC3', SEQ ID NO: 15). Le produit d'amplification obtenu est digéré par les enzymes BamHI et Xhol et inséré entre les sites correspondant du plasmide (Langner et al., Arch. Virol, 1993, 130, 157-170) pour donner le plasmide recombinant P-p75/Fc. L'insert clone dans le plasmide recombinant P-p75/Fc a été vérifié par séquençage.
Des cellules COS ont été transfectées de façon transitoire par le plasmide recombinant P-p75/Fc par la technique du DEAE-dextran. Le surnageant de culture a été récolté 72 h après la transfection, clarifié par centrifugation à basse vitesse et chargé sur une colonne de protéine A-Sépharose (SIGMA). La protéine p75- Fc a été éluée dans un tampon 0,1 M glycine pH 3 et neutralisée par addition de 1 M Tris HC1 pH8, à la concentration finale 50 mM. La protéine ainsi obtenue a été dialy- sée contre un tampon PBS (10 mM phosphate (pH 7), 137 mM NaCl, 2,6 mM KC1), à l'aide du système de dialyse FastDialyzer Interbiotech (INTERCHIM) et conservée à - 80°C. La concentration en protéine a été déterminée par la méthode de Bradford à l'aide d'un réactif commercial (PIERCE). La protéine purifiée a été analysée par électrophorèse en gel de polyacrylamide en présence de SDS (SDS-PAGE) et colora-
tion au Bleu de Coomassie et par Western-blot, à l'aide d'un anticorps polyclonal anti- p75.
4) Préparation de RVG et de VSVG
Les glycoprotéines de RV (RVG) et de VSV (VSVG) sont purifiées en utilisant la méthode décrite par Gaudin Y. et al., (Virology, 1992, 187, 627-632) légèrement modifiée. Brièvement, les virus purifiés sont traités avec 1 % de CHAPS (3-[(3-cholaminopropyl)diméthyl-ammonio-l -propane sulfonate) en présence d'un mélange d'inhibiteurs de protéases (chymostatine, leupeptine, antipapaine et pepstatine à 2 μg/ml chaque et 16 μg d'aprotinine par ml) pendant 30 minutes à 37°C. Les virions solubilisés sont déposés sur un gradient de saccharose à
20 % dans du PBS contenant 1 % de CHAPS et centrifugés pendant 1 heure (SW41, 35K, 4°C). Les surnageants contenant la majorité des glycoprotéines sont concentrés dans un Centricon 30 (Amicon) puis chargés sur gradient de saccharose à 5-20 % dans 10 mM de NaCl, 10 mM de tampon Tris pH8 contenant 1 % de CHAPS et centrifugés pendant 16 heures à 35.000 tours par minute dans un rotor SW41 (Beckman).
Les fractions contenant la glycoprotéine trimérique correspondant au coefficient de sédimentation 9S sont mélangées et chargées sur une colonne DEAE- Trisacryl (IBF, Biotechnics) dans un mélange de NaCl 10 mM, Tris 10 mM pH 8 contenant 1% de CHAPS. Les glycoprotéines sont éluées par un tampon comprenant 250 mM
NaCl, 20 mM Tris 10 mM pH 7,5 contenant 1% de CHAPS. Le détergent est éliminé par des dialyses successives contre du tampon PBS et la concentration en protéine est déterminée par la méthode de quantification de Bradford. Le produit protéique final consiste en des rosettes pures de RVG ou de VSVG, ayant en moyenne 10 trimères par rosette et à une concentration allant de 0,8 à 1 mg/ml.
5) Méthodes d'étude de la liaison RVG ou peptide selon l'invention-récepteur p75 : Tests de liaison de la RVG ou du peptide selon l'invention
5.a. Méthode à la β-galactosidase
Des cellules COS-7 transfectées ont été traitées avec 10 μg de RVG purifié dans 1,5 ml de milieu DMEM contenant 10 % de sérum fœtal bovin (FBS) pendant 2 heures à température ambiante.
Les cellules sont lavées 3 fois et fixées à l'aide de 4 % de para- formaldéhyde froid. Les cellules sont ensuite incubées avec des anticorps spécifiques anti-G et un anticorps anti-souris de chèvre conjugué à la β-galactosidase (Southern
Biotechnology Associates), en utilisant un substrat X-Gal tel que décrit dans Tuffereau et al., (EMBOJ., 1998, 17, 7250-7259).
5.b. Méthode mettant en œuyre de la RVG ou un peptide selon l'invention radiomarqué
L'iodation de la RVG ou d'un peptide selon l'invention est réalisée par la méthode à la lactoperoxidase jusqu'à obtention d'une activité spécifique moyenne de 7,5 x 107 cpm/μg. La RVG ou le peptide selon l'invention radiomarqué est purifiée par chromatographie d'exclusion de taille en utilisant une colonne
Séphadex G25.
Pour les essais de compétition de fixation, les cellules sont mises en suspension dans des tubes Eppendorf avec 20 ng/ml de I25I-RVG (environ 30 pM, en considérant un trimère accessible à la fixation par rosette) dans du PBS contenant 1 mg/ml de sérumalbumine bovine (BSA), 1 mM de MgCl2, et 0,5 mM de CaCl2, en présence ou en l'absence de compétiteurs non radioactifs (froids). Les tubes sont ensuite soumis à une agitation douce à 4°C pendant au moins 2 heures pour favoriser la fixation, et le ligand lié est séparé du ligand libre par une centrifugation rapide des cellules dans une microcentrifugeuse Eppendorf à 4°C.
La fixation non-spécifique (bruit de fond) est déterminée par l'utilisation d'un excès de RVG non-marquée (400 fois).
5.c. Neutralisation des virus par un anticorps monoclonal anti-G ou par le récepteur soluble p75-Fc Des virus CVS [103 unités formant plage (ufp ou pfu)] sont incubés avec des liquides d'ascites (dilué au 1/100) d'anticorps 30AA5 ou avec différentes quantités de p75-Fc ou d'anticorps anti-G (de 1 à 10 μg). Lorsque cela est spécifié, 10 μg d'anticorps anti-d'IgG humaines sont ajoutés et incubés pendant 1 h à 37°C. L'efficacité de la neutralisation est mesurée par la technique des plages sur des cellules BSR : le titre viral est déterminé par des expériences de formation de plaques sur des monocouches de cellules BSR.
5.d. Immunoprécipitation de la RVG par des anticorps monoclonaux anti-G ou par le p75-Fc
Des cellules BSR (106 cellules dans des boîtes de 35 mm) sont infectées avec chaque virus (multiplicity of infection ou moi 2). 24 heures après l'infection, les cellules sont radiomarquées pendant 1 heure à 37°C avec 50 μCi de 35S-méthionine et de 35S-cystéine (Promix, Amersham) dans un milieu MEM sans méthionine ni cystéine (GIBCO). Des extraits cellulaires dans un tampon TRIS (0,05 M Tris-HCl pH 8 ; 0,15 M NaCl), supplémenté avec 1 % de CHAPS (3-[(3- cholaminopropyl)diméthyl-ammonio-l -propane sulfonate) en présence d'un mélange d'inhibiteurs de protéases (chymostatine, leupeptine, antipapaïne et pepstatine à 2 μg/ml chaque et 16 μg d'aprotinine par ml). Après incubation de 30 min dans de la glace, les débris cellulaires sont éliminés par centrifugation à 12 000 g, pendant 15 min. Les extraits cellulaires sont incubés 1 heure à 4°C avec différents anticorps monoclonaux (2 μl de liquide d'ascite) ou de p75-Fc (4 μg) pré-adsorbé sur de la protéine A-Sépharose. Les immuns-complexes sont analysés par SDS-PAGE à 12 %. La RVG immunoprécipitée est détectée par autoradiographie (films Kodak Biomax). 5.e. SDS-PAGE et analyse par immunoempreinte Des échantillons de protéine sont portés à ébullition pendant 5 min dans un tampon de Laemmli. L'électrophorèse est réalisée dans un gel SDS-PAGE discontinu. Les protéines sont ensuite colorées au Bleu de Coomassie puis transférées sur des membranes de nitrocellulose (BA85, Schleicher et Schuell). Les membranes sont saturées avec 5 % de lait écrémé dans un tampon, TBS (Tris-buffer saline) contenant 0 ;05 % de Tween 20 pendant 30 min puis incubées pendant 1 heure avec un anticorps de chèvre anti-souris conjugué à la peroxydase (Sigma). Les immuns- complexes sont détectés après lavage dans un tampon TBS-Tween par chemilumines- cence (ECL).
5.f. ELJSΔ
Du virus de la rage (souche CVS), purifié selon les techniques classiques telles que décrites dans Gaudin et al. (Virol., 1992, 187, 627-632), a été dilué dans du tampon TD (137 M NaCl, 5 mM KC1, 0,7 mM NaHPO4, 25 mM Tris- HCl, pH 7,5), réparti dans une plaque à 96 puits (50 ng/puits dans 50 μl), puis les
plaques ont été séchées une nuit à 37°C. Les plaques ont été saturées par une solution de PBS contenant 10 % (P/V) de poudre de lait écrémé. Des dilutions sériées de la protéine p75-Fc purifiée ou d'une IgG humaine (JACKSON) ont été ajoutées (50 μl/puits) puis la plaque a été incubée 2 h à 37°C dans un incubateur humide. Les plaques ont été ensuite rincées trois fois avec du tampon PBS contenant 1 % de poudre de lait écrémé. Un anticorps anti-IgG humaine couplé à la phosphatase alcaline (SIGMA), dilué au 1/1000 dans le même tampon a été ajouté dans chaque puits (50 μl) et la plaque a été incubée 1 h à 37°C. Les plaques ont ensuite été rincées trois fois avec du tampon PBS, puis une solution de p-nitrophényl-phosphate (1,33 mM dans 1 M Tris HC1, pH 8) a été ajoutée dans chaque puits (200 μl) et la densité optique a été mesurée à 405 nm, à l'aide d'un spectrophotomètre (Mini Reader, DYNATECH).
5. g. Fixation des cellules Sf 21 exprimant le récepteur P75 aux cellules BSR infectées par le virus de la rage
Des essais de fixation entre des cellules BSR infectées par différents mutants et des cellules d'insectes (Sf21) infectées par un baculovirus recombinant et exprimant le p75NTR à leur surface (p75-Sf21) ont déjà été décrits (Tuffereau C. et al., J. Gen. Virol, 2001, 82, 2861-2867).
Brièvement, une suspension de cellules p75-Sf21 radiomarquées est ajoutée à une monocouche de cellules BSR infectées par différents mutants (moi de 2 pour 30 h) et incubées pour 30 minutes à température ambiante.
Les cellules p75-Sfil non fixées sont éliminées par trois lavages au PBS et la fixation spécifique est mesurée par comptage de la radioactivité associée aux cellules BSR infectées.
Parallèlement, l'expression de RVG à la surface des cellules BSR infectées par le virus de la rage est déterminée par une immunoprécipitation de surface en utilisant des anticorps anti-G (30AA5 et 21H8) selon la technique décrite dans Tuffereau C. et al., (J. Gen. Virol, 2001, 82 : 2861-2867). 6) Sélection de mutants RVG (mutants srr)
Des clones de virus CVS (106 pfu) sont incubés avec 5 μg de p75- Fc, pendant 1 heure à 37°C, puis avec 10 μg d'IgG anti-humaines pendant 1 heure à 37°C.
Le virus non-neutralisé est étalé sur une monocouche de cellules BSR dans des plaques de 24 puits. Après 3 heures à 37°C, les cellules surnageantes sont collectées et soumises à un nouveau cycle de neutralisation-amplification. Chaque clone est amplifié trois ou quatre fois, en présence de p75-Fc et d'IgG anti-humaines et les plaques testées pour la sélection de variants. Les plaques sont prélevées, amplifiées dans des cellules BSR et chaque variant est soumis à un test de neutralisation utilisant du p75-Fc et des IgG anti-humaines. Seuls les variants présentant une résistance à la neutralisation par p75-Fc supérieure à 90 % ont été de nouveau amplifiés et caractérisés. L'ARN total est extrait des cellules BSR infectées à l'aide du kit
RNAgents® total RNA (Promega).
L'ADN complémentaire (ADNc) du gène RVG est obtenu par la technique de RT-PCR : d'abord avec de la transcriptase inverse d'AMV (Promega) puis ensuite avec de la Taq polymerase (Promega) en utilisant des amorces spécifiques du gène RVG. Le fragment d'ADNc est alors purifié et séquence en utilisant un kit de séquençage à la T7 (T7-sequencing kit, Amersham). 7) Expériences d 'impulsion-chasse
Les expériences sont réalisées comme décrit dans Gaudin et al. (Gaudin étal., J. Virol., 1997, 71, 3742-3750). Des monocouches de cellules BSR sont infectées par du virus CSV ou des mutants srr à une moi de 5. Après 24 heures, les cellules sont préincubées dans un milieu sans méthionine ni cystéine pendant 1 heure. Les cellules sont ensuite marquées avec 100 μCi de 35-S-méthionine et 35S-cystéine (Promix, Amersham), pendant 3 min. Un milieu préchauffé contenant un excès de méthionine et de cystéine non marquées est ajouté pour des périodes de chasse. Les cellules sont lysées et la RVG est immunoprécipitée, comme indiqué en 5.d. EXEMPLE 2: Expression d'une forme soluble du récepteur p75
La forme soluble du récepteur p75 est obtenue conformément à l'exemple 1.3).
Les résultats de l'analyse du surnageant cellulaire présentés à la figure IB montrent la présence d'une protéine reconnue par des anticorps anti-p75, qui possède un poids moléculaire apparent d'environ 97,4 kD, correspondant à celui
attendu pour une protéine de fusion p75-Fc. La protéine p75-Fc est également reconnue par un anticorps monoclonal reconnaissant un épitope conformationnel de la p75 (anticorps ME20.4 reconnaissant les domaines riches en cystéine (CRDs 3 et 4) et par un sérum polyclonal anti-IgG humaine. La p75-Fc a été purifiée sur une colonne de protéine A-Sepharose avec un rendement de 5 μg/ml. L'analyse en SDS-PAGE et coloration au bleu de Coomassie, de la protéine purifiée montre que la protéine p75-Fc obtenue est pure à 90 % (figure 1C).
EXEMPLE 3 : Analyse de l'interaction entre la protéine soluble p75-Fc et le virus de la rage (Tests ELISA et de neutralisation)
- Analyse en ELISA
La liaison du récepteur soluble avec le virus de la rage a été analysée en ELISA, selon le protocole décrit à l'exemple 1.5.f.
Un test ELISA a été utilisé pour étudier la fixation du récepteur soluble au virus de la rage.
Une boîte est ensemencée avec du virus de la rage (lignée CVS) et incubée avec différentes quantités de p75-Fc ou d'immunoglobulines G humaines.
Une expérience représentative est présentée à la figure 2A. La p75- Fc se fixe au virus de manière concentration-dépendante, avec un Kd estimé de 400 nM. Les immunoglobulines G humaines ne se fixent pas au virus de la rage dans les mêmes conditions. L'interaction spécifique entre la forme soluble du récepteur p75 et le virus de la rage indique qu'aucun cofacteur n'est requis pour cette interaction. Ceci est en accord avec la capacité de la p75-Fc à co-précipiter avec la RVG solubilisée à partir du virus par des détergents sous forme de monomères ou de trimères. - Neutralisation du pouvoir infectieux du virus de la rage
La capacité de la protéine soluble p75-Fc à neutraliser le pouvoir infectieux du virus de la rage a été étudiée, conformément au protocole décrit à l'exemple 1.5.c.
Les titres ne diminuent pas en présence de p75-Fc jusqu'à 20 μg et sont brutalement diminués de moitié en présence de concentrations plus élevées de la molécule.
Bien que le test ELISA montre que la p75-Fc interagit avec le virus de la rage, elle ne neutralise pas efficacement son pouvoir infectieux (figure 2B). EXEMPLE 4 : Sélection et caractérisation des mutants Srr A. Sélection des mutants Le but est de cartographier le domaine de la RVG impliqué dans la fixation de la p75 par la sélection de mutants qui ne sont pas neutralisés par la forme soluble du récepteur. Ainsi, on a augmenté l'efficacité neutralisante de la protéine chimère p75-Fc : l'efficacité neutralisante est dépendante du nombre de molécules d'immunoglobulines fixées au virus (Flamand A. et al., Virology, 1993, 194 : 302- 313). L'hypothèse a été faite que la fixation de la p75-Fc au virus ne prévient pas l'interaction entre le virus de la rage et les cellules et dès lors l'infection.
Pour augmenter le pouvoir neutralisant du récepteur soluble p75-Fc, une étape d'incubation avec une immunoglobuline G anti-humaine spécifique de la partie Fc de la chimère a été ajoutée. Cet anticorps ne doit pas interférer avec l'interaction entre le récepteur p75-Fc et la RVG, qui se produit au niveau de la partie N-terminale du récepteur p75.
Le virus a préalablement été incubé avec une quantité allant de 1 à 10 μg de p75-Fc, puis avec 10 μg d'immunoglobuline G anti-humaine (Tableau H). Tableau II : Neutralisation du virus de la rage par la protéine soluble p75-Fc Agents neutralisants Neutralisation
Anticorps monoclonaux anti-G (30 AA5) ( 1 ) > 99,99 % Protéine ρ75-Fc seule (2) < 10 %
Protéine p75-Fc+anticorps anti-Fc humain (3) > 90 % IgG humaine seule (4)
Anticorps anti-Fc humain seule (5) < 10 %
IgG humaine + Anticorps anti-Fc humain (6) < 10 %
(1) dilution au 1/100 de liquide d'ascite de 30AA5
(2) 1 à l0 μg de p75-Fc (3) 1 à 10 μg de p75-Fc et 10 μg d'anticorps anti-Fc (4) 1 à 10 μg d'IgG humaine
(5) : 10 μg d' IgG humaine et
(6) : 5 μg d' IgG humaine et 10 μg d'anticorps anti-Fc
Bien que l'anticorps anti-Fc humain seul n'affecte pas le pouvoir infectieux du virus de la rage, une neutralisation significative (> 90 %) a été obtenue quand cet anticorps est ajouté aux complexes virus/p75-Fc. Cependant, une incubation avec un anticorps neutralisant spécifique du site JJ (30AA5) aboutit à un effet neutralisant identique (> 99,99 %) et une augmentation de la concentration en anticorps n'améliore pas significativement la neutralisation.
Pour augmenter la chance de sélection d'un mutant, 10 populations clonées de CVS 3 ont été soumises à plusieurs passages, en présence de 5 μg de p75- Fc et de 10 μg d'anticorps anti-immunoglobuline G humaine. Les particules virales sont amplifiées sur des monocouches de cellules BSR qui n'expriment pas le récepteur p75NTR mais expriment d'autres récepteurs conduisant à l'infection cellulaire et à l'amplification des mutants Srr. Plusieurs populations virales se sont révélées plus résistantes à la neutralisation par la p75-Fc et les immunoglobulines G anti-humaines.
Après trois ou quatre passages en conditions neutralisantes, les populations virales clonées ont été titrées par la technique de formation de plaques en présence ou en l'absence de la p75-Fc et d'anticorps anti-Fc. Des plaques individuali- sées ont été prélevées, amplifiées et de nouveau mises en présence avec la p75-Fc et l'anticorps anti-immunoglobuline G humaine.
Au total, 14 mutants provenant de 8 clones CVS ont été isolés. Neuf ont été totalement caractérisés. Le gène complet de la glycoprotéine a été séquence pour quatre d'entre eux et des séquences partielles ont été obtenues pour les autres (Tableau JO).
Tableau III : Caractérisation des variants résistants à la neutralisation par la protéine p75-Fc
Nom du Virus Phénotype des AA n° Nature de la Codon mutant plaques substitution
2-4 CVS clone 2 Petit 352 H→R CAT→CGT
4-1 CVS clone 4 Petit 352 H→R CAT→CGT
5-4 CVS clone 5 Grand 318 F→V TTC→GTC
6-5 CVS clone 6 Petit 318 F→S TTC→TCC
7-5 CVS clone 7 Grand 352 H→Y CAT→TAT
8-2 CVS clone 8 Grand 318 F→V TTC→GTC
8-4 318 F→V TTC→GTC
9-1 CVS clone 9 Petit 352 H→R CAT→CGT
10-5 CVS clone 10 Petit 318 F→S TTC→TCC
Comme supposé, en fonction de la procédure de sélection, les deux mutants issus du même clone (n°8) contiennent la même mutation. Aucun mutant n'a été isolé de deux des clones (n°l et 3), alors qu'un (clone 3) est devenu globalement résistant à la neutralisation.
Le clone 1 était encore neutralisé par la p75-Fc + l'anticorps anti- immunoglobuline G humaine, même après quatre passages en présence de ces molé- cules.
Seules quatre substitutions différentes ont été identifiées sur les huit mutants indépendants. Deux ont été localisées à la position 318 de la glycoprotéine virale (F318V et F318S) à proximité du site de N-glycosylation et deux ont été localisées à la position 352 (H352R et H352Y). Les mutants F318S et H352R conduisent à la formation de petites plaques sur des cellules BSR. Les deux autres mutants donnent des plaques de plus grandes tailles (Tableau ).
B. Caractérisation des mutants srr
1. Interaction avec un anticorps anti-G
Aucune mutation n'a été antérieurement décrite aux positions 318 et 352. L'interaction entre les mutants et les anticorps anti-G dirigés contre le site II (30AA5, 40DC2), le site UI (50AD1, 41BC2), le site a (9B4), l'épitope linéaire (17D2) et l'anticorps spécifique de la conformation liée aux conditions acides (21H8) a été étudiée.
Cinq de ces anticorps sont neutralisants et neutralisent les mutants Srr (Tableau IV). Tableau IV : Interaction des mutants srr avec les anticorps monoclonaux anti-G
21H8a Site ïïabc Site ffl Site m Site aac Site P75-Fcac
30AA5- 41BC2ac 50ADlbc 9B4 linéaire8
40DC2 17D2
CVS + + + + + + +
F318V + + + + + + -
F318S + + + + + + -
H352Y + + + + + + -
H352R + + + + + + -
: caractérisation par imunoprécipitation : caractérisation par immunofluorescence c : caractérisation par neutralisation.
La RVG de différents mutants Srr est immunoprécipitée par tous les anticorps testés, mais pas par la p75-Fc, alors que la glycoprotéine CVS est immunoprécipitée par tous les anticorps et par la p75-Fc (Fig. 3 A). Comme l'anticorps 50AD1 (spécifique du site UT) est une immunoglobuline M et ne peut pas être suivie par immunoprécipitation, sa fixation aux mutants du virus de la rage a été suivie par immunofluorescence. Cette fixation a été trouvée normale (Fig. 3B). Pour réaliser l'immunofluorescence, les cellules BSR infectées par la souche CVS ou les mutants srr depuis 18 heures, sont incubées avec l'anticorps 50AD1 (dilution 100 dans un tampon EPT, pH 7,4 : NaCl 150 mM, Na2HPO4 7,4 mM, KH2PO4 2,4 mM : ) pendant deux heures, puis lavées et fixées par traitement en
présence de paraformaldéhyde 4 % dans l'EPT pendant 15 minutes, lavées et incubées avec l'anticorps secondaire conjugué FITC (Pierce) dilué 100 fois dans e tampon EPT pendant 1 heure à l'obscurité. Les cellules sont observées avec un microscope à fluorescence Olympus B40. Ces résultats suggèrent que les mutations 318 et 352 sont localisées à l'extérieur du site antigénique préalablement caractérisé (Tableau HJ).
2. Interaction avec le p75NTR fixé à la membrane
La fixation des glycoprotéines de mutants Srr à la forme fixée à la membrane du p75NTR a été étudiée. II a été démontré que la fixation entre des cellules BSR infectées par le virus de la rage et des cellules Sf21 infectées par un virus recombinant et exprimant la p75-Fc à leur surface (p75-Sf21) est spécifique (Tuffereau C. et al., J. Gen. Virol, 2001, 82 : 2861-2867).
L'expression de la forme mutée de la RVG de srr a été suivie par immunoprécipitation avec deux anticorps anti-G (Fig. 4A). Les cellules infectées par les mutants F318V et H342Y expriment deux fois plus de glycoprotéines que les cellules infectées par le CVS, alors qu'une quantité identique de protéines a été détectée dans les cellules infectées par les mutants F318S et H352R. Aucune cellule p75- Sf21 radiomarquée ne se fixe à la monocouche cellulaire ayant été infectée avec n'importe lequel des mutants Srr quand bien même ils contiennent une quantité normale de la glycoprotéine à leur surface. A l'inverse on détecte une fixation très importante quand la monocouche a été infectée avec du CVS (Fig. 4B).
Les substitutions des acides aminés 318 ou 352 abolissent l'interaction avec le p75NTR qu'elle soit sous forme soluble ou sous la forme d'un récepteur fixé à la membrane.
3. Repliement de la RVG des mutants Srr :
Les profils de migration des glycoprotéines des mutants F318V et H352 sont modifiés (Fig. 3A et 4A). La RVG migre comme un doublet chez le CVS (2/3 des molécules portant deux chaînes sucrées et 1/3 des molécules portant une seule chaîne sucrée), alors que les glycoprotéines de Srr migrent comme un triplet.
Ces différences corrèlent avec le phénotype des plaques : F318V et H352R produisant des plaques plus petites que CVS. Cela suggère que le transport/repliement de la glycoprotéine puisse être affecté dans ces mutants.
Des expériences d'impulsion-chasse (Gaudin Y., J. Virol, 1997, 71, 3742-3750) ont été utilisées pour comparer la maturation de la RVG chez les mutants Srr (F318S et H352R) et chez le CVS. Immédiatement après l'impulsion une RVG de CVS néo-synthétisée, immunoprécipitée par l'anticorps 17D2, migre comme un doublet : une bande correspondant à l'addition d'une chaîne sucrée à haute teneur en mannose et une correspondant à l'addition de deux chaînes sucrées. L'addition des sucres complexes dans l'appareil de Golgi augmente le poids moléculaire se traduisant par la présence de bandes additionnelles de haut poids moléculaire et par une diminution/disparition des bandes plus petites.
Aucune différence majeure n'est observée entre le CVS et les mutants après 20 minutes de chasse. Les bandes les plus larges apparaissent plus lentement chez les mutants que chez le CVS.
La glycoprotéine immature (la bande la plus petite) est encore présente après 120 minutes de chasse chez les mutants Srr (F318S et H352R). EXEMPLE 5 : Quantification de l'affinité de liaison RVG-récepteur p75 La RVG est radiomarquée ( I-RVG), de manière à obtenir une activité spécifique de 7,5.104 cpm/ng, à l'aide de la méthode à la Iactoperoxydase (voir exemple 1.5.b).
Sa liaison aux cellules PC12 est mesurée en présence d'un excès de RVG froide, de NGF ou de VSVG. Des expériences comparatives sont effectuées en parallèle avec du
NGF froid.
Les deux ligands se lient aux cellules P12 (figure 6A) ; la protéine contrôle VSVG ne déplace aucun des deux ligands. On observe qu'un excès de NGF froid n'entre pas en compétition dans la liaison de I'125I-RVG ; un excès de RVG froid ne déplace pas l'125I-NGF. Des résultats similaires sont obtenus avec des cellules
PC 12 qui expriment le récepteur p75 mais pas trk.
Ces résultats illustrent la spécificité de la liaison de RVG pour le récepteur p75.
La liaison de RVG aux cellules PC 12 présente une haute affinité, avec un Kd de 35+5 pM (figure 6B). EXEMPLE 6 : Mise en évidence du site de liaison du récepteur p75
Différents mutants p75 ont été construits pour mettre en évidence le site de liaison. Pour maintenir un repliement correct des mutants, l'intégrité de chaque CRD est préservée.
Les mutants contiennent 1, 2 ou 3 CRD connectés via un linker O- glycosylé aux domaines TM et cytoplasmique du l'hp75.
Des cellules COS-7 sont transfectées avec différents plasmides et l'expression des mutants est analysée par Western-blot avec un anticorps anti-domaine cytoplasmique de p75.
Les différents mutants migrent sur un gel SDS-PAGE, conformé- ment à leur poids moléculaire.
Dans le cas du mutant CRDl, la protéine migre en tant que doublet. L'expression à la surface cellulaire de tous les mutants a été confirmée par immunofluorescence, bien qu'à des taux différents.
RVG se lie à tous les mutants, à l'exception de celui dans lequel CRDl est délété.
Par ailleurs, seul CRDl est nécessaire pour obtenir une liaison de RVG.
L'analyse des différents mutants montre notamment que la glutamine en position 33 est nécessaire pour la liaison à RVG ; en effet, la mutation Q33E abolit complètement la liaison à RVG, alors qu'une mutation en position 32 (N32Q) n'a pas d'effet sur la liaison (figure 7 et figures 8A et 8B).
EXEMPLE 7 : Expression de formes solubles de la glycoprotéine du virus de la rage à l'aide de baculovirus recombinants.
1 -Obtention des baculovirus recombinants a) Construction des plasmides : Al) dans le vecteu pAcYMl
Dans un premier temps, des plasmides recombinants chez lesquels la séquence du peptide signal est celle de la glycoprotéine G virale ont été construits. Les plasmides recombinants ont été obtenus dans le vecteur d'expression pAcYMl (Matsura et al., J. Gen,. Virol., 1987, 68, 1233-1250). G-(PV)1- 39 : La séquence du gène de la glycoprotéine (comprenant les 19 acides aminés du peptide signal et les 439 de la forme mature de la protéine G de la souche PV) a été amplifiée par RT- PCR avec le couple d'amorces (x2 et y3) et en utilisant les messagers du gène de la glycoprotéine G de la souche PV comme matrice. G-(CVS)ι-43 : La séquence du gène de la glycoprotéine (comprenant les 19 acides aminés du peptide signal et les 439 de la forme mature de la protéine G de la souche CVS) a été amplifiée par RT- PCR avec le couple d'amorces (CA1 et y3) et en utilisant un plasmide contenant le gène entier de la glycoprotéine de la souche CVS dans le vecteur pcDNAl (Invitrogen) comme matrice. G-(CVS)ι- 32 : La séquence du gène de la glycoprotéine (comprenant les 19 acides aminés du peptide signal et les 432 de la forme mature de la protéine G de la souche CVS) a été amplifiée par RT- PCR avec le couple d'amorces (CA1 et CB13) et en utilisant un plasmide contenant le gène entier de la glycoprotéine de la souche CVS dans le vecteur pcDNAl (Invitrogen) comme matrice. A2) Dans le vecteur pVT-Bac
Dans un deuxième temps, le peptide signal de la glycoprotéine G du virus de la rage a été remplacé par celui de la mellitine ; la séquence (comprenant les acides aminés 1 à 439 de la forme mature de la glycoprotéine G du virus de la rage) a été clonée dans le vecteur d'expression pVT-Bac (Tessier et al., 1991, Gène, 98, 177- 183) derrière le peptide signal de la mellitine. Trois constructions ont été réalisées (Figure 9).
1. Pour la construction A, une séquence de 6 histidines a été ajoutée à l'extrémité C-terminale. La protéine contient 445 acides aminés. La séquence nucléotidique codant pour la glycoprotéine G a été amplifiée par PCR avec le couple d'amorces (x8 et y7) en utilisant le plasmide pcDNAl Gwt (Gaudin et al, 1999 ; J. Gen. Virol. 80, 1647-1656) contenant le gène entier de la glycoprotéine G de la souche PV dans le vecteur pcDNAl (Invitrogen) comme matrice.
Les expériences réalisées avec la protéine G-(PV)1-439 ont montré que le degré d'oligomérisation de la glycoprotéine G dépendait de sa concentration. A haute concentration elle était sous forme de trimères et à basse concentration elle était sous forme de monomères. Or le trimère de glycoprotéine G a une affinité beaucoup plus forte pour p75 que le monomère. Afin de stabiliser le trimère, un motif de trimérisation à l'extrémité C-terminale de l'ectodomaine, a été ajouté. Ce motif (appelé foldon, SEQ JX) NO : ) provient de la fibritine du bactériophage T4. Il a été montré que ce motif était responsable de la trimérisation de la fibritine (Letarov et al., 1999, Biochemistry 64, 817-823, Tao et al., 1997, Structurel 5, 789-798) mais était également capable d'induire la trimérisation de protéines recombinantes [fibre d'adénovirus (Krasnikh et al., 2001, J. Virol 75, 4176-4183 ; gpl20 HIV (Yang et al, 2002, J. Virol. 76, 4634-4642) quand il était fusionné avec celles-ci.
Le plasmide pT412wl3 est dérivé du plasmide pGEM-T (Promega) par insertion des gènes gènes 12, wac (fibritine) et 13 du bactériophage T4 ; ce plasmide a été fourni aux Inventeurs par Andrey Letarov.
2. Pour la construction B, une séquence contenant le motif de trimérisation de 27 acides aminés de la fibritine du phage T4 suivi de 6 Histidines a été ajoutée à l'extrémité C-terminale. Deux acides aminés supplémentaires (Isoleucine et Leucine) apportés par le site de clonage BamHI existent entre la séquence codant la glycoprotéine G et celle de la fibritine. La protéine contient 464 acides aminés. La séquence nucléotidique de G a été amplifiée par PCR avec le couple d'amorces (CA18 et CB18) en utilisant un plasmide contenant le gène entier de la glycoprotéine de la souche CVS dans le vecteur pcDNAl (Invitrogen). La séquence du motif de triméri- sation (foldon, SEQ ID NO :) de la fibritine a été amplifiée par PCR à l'aide d'un
couple d'amorces (FA2-et FBI) en utilisant le plasmide pT412wl3 comme matrice. Les deux produits d'amplification ont été clones en fusion dans le vecteur pVT-Bac.
3. Pour la construction C, une séquence de 8 glycines a été introduite entre la séquence codant pour la glycoprotéine G et le motif de trimérisation de la fibritine. Deux acides aminés supplémentaires (Leucine et Glutamine) apportés par le site de clonage (Pstl) existent entre la séquence codant la glycoprotéine G et les 8 glycines. La protéine contient 472 acides aminés. La séquence nucléotidique de G a été amplifiée par PCR avec le couple d'amorces (x8 et CB19) en utilisant le plasmide pcDNAl Gwt (Gaudin et al, 1999) comme matrice. La séquence du motif de trimérisa- tion de la fibritine précédée des 8 glycines a été amplifiée par PCR à l'aide d'un couple d'amorces (F A3 et FBI) en utilisant le plasmide pT412wl3 comme matrice. Les deux produits d'amplification ont été clones en fusion dans le vecteur pVT-Bac. b) Obtention des baculovirus recombinants Des recombinants baculovirus ont été obtenus pour chaque plasmide après co-transfection de cellules de lépidoptères SF21 avec le baculovirus lac Z linéarisé et les plasmides A, B ou C comme décrit précédemment (Tuffereau et al., 1998, J Virol 72, 1085-1091). Des stocks viraux de chacun des recombinants ont été obtenus et dosés en cellules Sf21. 2- Production des protéines recombinantes Des mono-couches de cellules Sf21 ont été infectées à une multiplicité d'infection de 3 par les différents baculovirus recombinants. Après 1 heure d'adsorption à température ambiante, 10 ml de Milieu TC100 + 2 % S VF est ajouté et les cellules sont incubées à 28°C pendant 3 jours. Trois jours post-infection, les cellules et le milieu sont récupérés, centrifugés (2 000 rpm, 10 min, Beckman J6) pour éliminer les cellules et les débris cellulaires.
Les protéines contenues dans le surnageant sont ensuite directement analysées en conditions réductrices par électrophorèse en gel de poly-acrylamide (10%). Après migration, les protéines sont transférées sur une membrane de nitro- cellulose et les glycoprotéines recombinantes sont révélées par Western blot à l'aide d'un anticorps anti-glycoprotéine G (17D2).
La figure 10 illustre la production des 3 différentes protéines recombinantes (A, B et C). Comme attendu, leur migration en gel est en accord avec leur poids moléculaire. C est la molécule la plus lourde et migre donc moins vite dans le gel que B et A. D'autre part, on peut remarquer que la quantité de protéine produite n'est pas équivalente. La protéine recombinante A est produite en beaucoup plus grande quantité que les protéines B et C. 3- Purification des protéines recombinantes sur colonne d'immuno-affinité. a) Préparation de la colonne d'immuno affinité
L'anticorps monoclonal anti-glycoprotéine 21H8 est une IgGl. Elle a été purifiée sur protéine G-Sépharose (Sigma) puis couplée de façon covalente à de l'agarose activée (AminoLink Plus® Immobilization Kit, Pierce) selon le protocole fourni. L'efficacité du couplage est supérieure à 90%. b) Purification de la glycoprotéine G recombinante
La mise au point de la purification a été réalisée avec la protéine recombinante soluble G-(PV)1-439 et peut être appliquée aux autres protéines recombinantes car elles sont également reconnues par l'anticorps 21H8.
Le surnageant des cellules d'insectes contenant la glycoprotéine soluble est dialysée contre du tampon phosphate pendant quelques heures, puis incubée avec 2 ml d'agarose couplé à l'anticorps 21H8 pendant une nuit à 4° C. L'agarose est ensuite transférée dans une colonne. Un lavage avec 10 ml de tampon Tris-HCl 100 mM pH 8 puis un autre avec 10 ml de tampon Tris-HCl 10 mM pH 8 sont réalisés ; la glycoprotéine est éluée à pH acide (100 mM glycine, pH 3) et neutralisé par addition de 100 mM de Tris-HCl pH 8. Alternativement, après lavages de la colonne avec du tampon phosphate 10 mM pH 8, elle peut-être éluée à pH basique (diéthylamine, pH 11,5) et neutralisée par addition de tampon Phosphate IM, pH 6,8. Les glycoprotéines recombinantes purifiées sont ensuite dialysées contre du tampon phosphate pH 7,5 et dosées par la méthode de Lowry.
Après purification, les glycoprotéines G solubles interagissent toujours avec p75.
4- Interaction des glycoprotéines G recombinantes solubles avec p75.
Des cellules COS7 transfectées par le plasmide hp75 et exprimant p75 à leur surface ont été incubées soit avec le surnageant des cellules d'insecte infectées par les baculovirus recombinants et contenant les glycoprotéines G solubles, soit avec la protéine G-(PV)1- 39 purifiée. La fixation des glycoprotéines a été mise en évidence en utilisant le test de coloration à la β-galactosidase comme décrit dans le paragraphe.
Les différentes protéines recombinantes sont capables d'interagir avec p75 et la purification par colonne d'immunoaffinité n'altère pas les propriétés d' interaction avec p75.
5- Oligomérisation des protéines (analyse par sédimentation à l'équilibre en gradient de saccharose)
Des gradients de 12 ml de saccharose 5 à 20 % (poids/volume), préparés dans du tampon TD ont été coulés. 400 μL de surnageant contenant les protéines recombinantes ont été déposés à la surface du gradient. Après 16 heures de centrifugation à 32 000 rpm (Rotor SW41, Beckman, 4°C), les gradients sont récoltés en fraction de 1 ml (la fraction 1 correspondant au fond du gradient et la fraction 12 au haut du gradient). Un aliquot de chaque fraction est analysé par PAGE comme décrit précédemment. La présence de G est révélée par immunoblot à l'aide de l'anticorps anti-G 17D2.
La figure 11 illustre les résultats obtenus :
Bien que la forme soluble A soit produite en beaucoup plus grande quantité que la forme C, sa migration en gradient est celle d'un monomère alors que celle de C correspond à un trimère. La forme B, produite en très faible quantité, a un comportement intermédiaire suggérant que les trimères formés ne sont pas très stables et se dissocient comme l'indique leur sédimentation à une position intermédiaire entre le monomère et le trimère.
Ces résultats montrent que la présence de la fibritine à l'extrémité C- terminale de la protéine chimère permet de stabiliser le trimère. Cette stabilisation est plus efficace si un linker de 8 glycines sépare le motif de la fibritine de l'ectodomaine de la glycoprotéine G.
EXEMPLE 8 : Expression d'un sous-domaine de la glycoprotéine en bactéries.
Clonage :
La séquence nucléotidique correspondant aux acides aminés 291 à 391 de la glycoprotéine de la souche PV a été clonée dans le vecteur d'expression pET22 b(+) (Novagen).
Les constructions G2 1.391 et G2 1-391-H6 ont été obtenues par amplification par PCR avec les couples d'amorces respectifs (x9 et y8) et (x9 et y9) et en utilisant le plasmide pcDNAl Gwt (Gaudin et al, 1999) comme matrice.
Expression des polypeptides :
Des essais de production après induction par 1 mM d'IPTG dans les bactéries BL21 ont été réalisés selon le protocole fourni (Novagen). Après induction, le polypeptide est synthétisé (en faible quantité) et reconnu par un anti-sérum poly- clonal anti-G.
Glycoprotéines solubles exprimées en baculovirus
Polypeptides exprimés en bactéries
Ainsi que cela ressort de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de mise en œuvre, de réalisation et d'application qui viennent d'être décrits de façon plus explicite ; elle en embrasse au contraire toutes les variantes qui peuvent venir à l'esprit du technicien en la matière, sans s'écarter du cadre, ni de la portée, de la présente invention.