Les anticorps en médecine nucléaire

Dès le début des années 1970, plusieurs laboratoires ont utilisé des anticorps radiomarqués dans

le but de localiser par imagerie des marqueurs tumoraux dans des modèles animaux. Avec

l’avènement des anticorps monoclonaux et le développement des gammacaméras, ces recherches

ont été étendues au diagnostic de tumeurs malignes chez l’homme.

58

Si les IgG sont largement

utilisées en milieu clinique pour la thérapie, ils restent néanmoins peu développés en

immunoscintigraphie. En effet, les coûts de développement d’anticorps pour l’imagerie étant

proches de ceux des anticorps thérapeutiques, il est probable que les firmes pharmaceutiques

préfèrent investir sur des produits thérapeutiques dont le marché est nettement supérieur. Les

anticorps monoclonaux connaissent cependant un regain d’intérêt à travers le développement de

nouveaux fragments synthétisés par ingénierie des protéines. La section suivante sera dédiée à la

description des anticorps et dérivés d’anticorps utilisés en immunoscintigraphie tout en présentant

les avantages et les inconvénients liés à l’utilisation de chaque dérivé.

Les IgG, en tant que protéines “mères”, ont bien entendu une affinité pour leur antigène bien

supérieure à tous les fragments qui en sont issus. Pour cette raison, elles sont des vecteurs de choix

pour la détection de cellules cancéreuses. Elles présentent l’avantage d’avoir un long temps de vie

dans l’organisme, permettant ainsi une accumulation du radiotraceur au niveau des cellules

cancéreuses. Leur poids moléculaire élevé évite également une élimination rénale de la protéine,

généralement beaucoup plus rapide qu’une élimination hépatique. Le greffage d’un radiomarqueur

s’effectue généralement au niveau de la région Fc, puisque ce dernier ne joue aucun rôle dans la

reconnaissance de l’antigène.

En revanche, si le poids moléculaire élevé des IgG semble un atout pour une accumulation

optimale du traceur, cela nécessite l’utilisation d’un radionucléide présentant une période longue,

puisque l’accumulation de l’anticorps à la surface des cellules cancéreuses reste relativement lente.

Cette caractéristique est d’autant plus marquée dans le cas de tumeurs solides, dont seules les

cellules en périphérie de la masse tumorale sont accessibles de prime abord. Les IgG étant des

protéines circulantes, elles bénéficient/souffrent d’un long temps de résidence dans la circulation

sanguine, induisant par la même une augmentation du bruit de fond. L’accumulation de ces

inconvénients, et ce malgré les nombreux avantages des IgG, a conduit à une diminution de

l’utilisation des anticorps monoclonaux en imagerie médicale. Ainsi, en 2010, on ne comptait plus

que trois radiotraceurs cliniques comportant un anticorps entier.

Dans un premier temps, afin de pallier ces problèmes, des fragments d’IgG ont été générés par

digestion protéolytique. On a ainsi pu obtenir des fragments F(ab’)

₂

par digestion à la pepsine, mais

ces fragments de 110 kDa restent trop volumineux pour être éliminés par voie rénale, dont le seuil

de coupure se situe aux alentours de 60 kDa. Cependant, une réduction partielle des ponts disulfure

à l’aide d’un agent réducteur doux tel que la 2-mercaptoéthylamine permet d’obtenir un fragment

Fab’,

59

avec un poids moléculaire d’environ 55 kDa.

La digestion d’une IgG par la papaïne conduit à la formation d’un Fab d’environ 55 kDa. Ces

deux types de fragments caractérisés par une élimination rénale plus rapide que les IgG ont trouvé

des applications en immunoscintigraphie

60-62

et constituent la majorité des immunoconjugués

utilisés en scintigraphie.

63

Cependant, ces radiotraceurs ne possèdent qu’un seul site de liaison et ont

donc une moins bonne affinité vis-à-vis de leur cible. Ces premiers pas ont néanmoins permis de

mettre en évidence le fait que la clairance de la protéine (c’est à dire sa voie et sa vitesse

d’élimination) est fonction de son poids moléculaire (Figure I-14).

Figure I-14 : Clairance des anticorps et fragments d'anticorps en fonction de leur poids moléculaire.

Aux vues de ces lacunes, les recherches se sont focalisées sur la production de fragments

d’anticorps par génie génétique, avec l’apparition des scFv. Ces petits fragments d’environ 28 kDa

ont montré de bonnes affinités in vivo pour leurs cibles.

64-66

Les scFvb ont été majoritairement

marqués au technétium-99m, les tentatives de radiométallation au lutétium-177 ou à l’indium-111

se soldant généralement par une forte accumulation rénale et une faible détection des foyers

cancéreux.

67,68

Cependant, la petite taille de ces molécules leur confère un temps de demi-vie trop

faible (∼6 h). Si l’on ajoute à ceci une faible affinité fonctionnelle due à l’unique site de liaison

disponible, il en résulte des temps de rétention tumoraux très modestes, et conséquemment une

qualité d’image médiocre.

57

L’augmentation de la taille des fragments par la formation de dimères (diabodies), de trimères

(triabodies), ou de tétramères (tétrabodies) est alors apparue comme une alternative intéressante.

Ces dérivés ont effectivement montré des temps de demi-vie plus élevés permettant d’atteindre des

accumulations de radioactivité importantes au niveau des tumeurs.

69-71

Malgré tout, on note toujours

pour ce type de fragment une importante accumulation au niveau des reins, probablement due à la

dissociation des multimères en monomères.

72

Afin de remédier à cette accumulation rénale excessive, de plus gros fragments excédant le

seuil de clairance rénale (<60 kDa) ont été développés. La synthèse de ces minibodies (∼75 kDa)

découle d’une fusion entre deux scFv et deux domaines CH3 d’un Fc. Ces systèmes forment un

“mini-anticorps” ayant des propriétés intermédiaires entre scFv et IgG. Si certains minibodies ont

montré les propriétés attendues, c’est-à-dire une forte et rapide accumulation de l’anticorps dans la

tumeur accompagnée d’une clairance hépatique (Figure I-15),

73-75

de nombreux cas ont fait état de

très faibles marquages tumoraux.

76-78

Figure I-15 : Les minibodies marqués au

124

I ont permis la visualisation de cellules tumorales

surexprimant certains antigènes tels que les CEA (carcinoembryonic antigen) (gauche) ou les CD20

(B-lymphocytes antigen CD20) (droite) 20 h après injection. Les minibodies (75 kDa) non liés sont

éliminés par voie hépatique. Extrait de Wu et al.

75

Ces phénomènes pourraient provenir d’une internalisation suivie d’un métabolisme rapide des

minibodies au sein des cellules, induisant une forte augmentation de la radioactivité au niveau du

foie, mais également des reins.

D’autres fragments d’anticorps ont également été développés,

79,80

toujours accompagnés de

leurs lots d’avantages et d’inconvénients. La recherche de traceurs toujours plus performants

conduit au développement de toujours plus de vecteurs biologiques, dérivés d’IgG ou non.

81,82

Il est

donc clair que la fabrication d’anticorps pour la détection de tumeurs n’est pas une tâche aisée, et

que chaque type d’anticorps ou de fragment possède des avantages et des limitations. Le choix du

vecteur doit donc se faire en fonction du type de tumeur en prenant en compte la lignée cellulaire

étudiée, puisque chaque type de cellule a un comportement différent vis-à-vis du ligand. Mais

au-delà de cette adéquation anticorps — antigène, ce choix devra également tenir compte des moyens

mis à disposition pour le radiomarquage, qu’il s’agisse du type d’imageur ou du radionucléide

utilisé.

Dans le document Marquage de molécules biologiques par des complexes de radiométaux à base de polyamines macrocycliques (Page 39-42)