Décryptage de la biologie des sous-classes d'IgG humaines // Deciphering Human IgG Subclass Biology

Il existe cinq classes d'anticorps humains - IgM, IgD, IgA, IgG, IgE - et quatre sous-classes d'IgG (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4). Il est surprenant de constater que les mécanismes conduisant à la production de l'une ou l'autre classe/sous-classe d'anticorps ne sont pas définis chez l'homme. En général, il est proposé que les antigènes glucidiques et les infections bactériennes induisent préférentiellement des anticorps IgG2, les antigènes protéiques et les infections virales préférentiellement des IgG1 et IgG3, et l'exposition chronique, par exemple pendant la désensibilisation aux allergènes, des anticorps IgG41. Les niches de production des classes d'anticorps humains seraient principalement la moelle osseuse pour les IgG, mais les données concernant les ganglions lymphatiques et la rate sont rares en raison de leur accès limité chez l'homme. En utilisant des modèles murins, nous avons constaté une production prononcée d'IgG dans ces organes chez les souris immunisées2. Nous avons précédemment décrit les interactions complexes entre les sous-classes d'IgG humaines et FcRs (hFcRs)3, qui ne ressemblent pas aux interactions entre FcRs et IgG de souris4. Fait unique chez l'homme, les IgG4 sont clivées en hémi-molécules dans les conditions réductrices du sang et se réassocient aléatoirement à d'autres hémi-molécules d'IgG4, ce qui rend les IgG4 circulantes bispécifiques et incapables de dimériser les antigènes cibles. L'IgG4 pourrait donc être principalement anti-inflammatoire ou tolérogène5.

Les fonctions in vivo des classes et sous-classes d'anticorps humains sont déduites des tests in vitro de phagocytose, de cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps (ADCC) et de cytotoxicité dépendante du complément (CDC), l'ADCC étant principalement associée à l'IgG1, la CDC à l'IgM et à l'IgG3, et la phagocytose à l'IgM, à l'IgA, à l'IgG1 et à l'IgG3. Les fonctions in vivo des anticorps chez l'homme peuvent être déduites des données sur les anticorps thérapeutiques, qui sont essentiellement des IgG1 lorsque la fonction effectrice est souhaitée et des IgG2 ou IgG4 lorsque la fonction effectrice n'est pas souhaitée6.

Les modèles animaux actuels pour l'étude de la biologie des anticorps humains sont limités : aucun modèle ne récapitule l'expression de plusieurs classes d'anticorps humains. Les modèles humanisés du système immunitaire ne conduisent pas ou peu à la production d'anticorps (limitée à l'IgM) et rarement à des isotypes de classe commutée (IgG)7. Un modèle de souris qui produit de l'IgA1 humaine8 et un modèle qui produit de l'IgG1 humaine9 ont été rapportés, mais les compartiments des cellules B sont très altérés (la stratégie knock-in utilisée entraîne la mort prématurée des cellules B). Nous avons déjà publié un modèle de souris qui récapitule l'expression de tous les récepteurs IgG humains, y compris les récepteurs IgG effecteurs (FcRs) et le récepteur de recyclage des IgG (FcRn)10 11. Nous avons depuis ajouté à ce modèle les gènes codant pour les régions constantes des chaînes lourdes et légères d'anticorps humains, de sorte que ces souris expriment les IgM, IgD, IgG1, IgG3, IgG2 et IgG4 humains, ainsi qu'un marqueur des cellules B humaines, le CD20 humain.

Objectifs : En utilisant un modèle animal sans précédent qui récapitule la production endogène d'anticorps humains pour toutes les sous-classes d'IgG humaines, l'expression des récepteurs d'IgG humains, l'expression du C1q humain et au moins l'expression d'une cible thérapeutique pertinente, nous proposons de :
- Comprendre les paramètres régissant la production de sous-classes d'anticorps IgG après immunisation (vaccination) avec un antigène, un autoantigène ou un allergène.
- définir la carte anatomique des sites de production des sous-classes d'anticorps IgG
- Comprendre la contribution de chaque sous-classe d'anticorps IgG humains, du récepteur d'anticorps et de la voie classique du complément dans certaines pathologies auto-immunes et allergiques prototypiques.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

There are five classes of human antibodies - IgM, IgD, IgA, IgG, IgE - and four subclasses of IgG (IgG1, IgG2, IgG3, IgG4). Surprisingly, the mechanisms leading to the production of one or the other antibody class/subclass are not defined in humans. In general, it is proposed that carbohydrate antigens and bacterial infections preferentially induce IgG2 antibodies, protein antigens and viral infections preferentially IgG1 and IgG3, and chronic exposure, e.g. during allergen desensitisation, IgG4 antibodies1. The niches of production of human antibody classes are proposed to be predominantly bone marrow for IgG, but data from lymph nodes and spleen are scarce due to their limited access in humans. Using mouse models, we found pronounced IgG production in these organs in immunised mice2. IgD is rarely secreted but regulates B cell responsiveness12. Only IgM, IgG1, IgG3 and weakly IgG2 bind the complement component C1q and are thus able to trigger the classical complement pathway. We have previously described the complex interactions between human IgG subclasses and human FcRs (hFcRs)3, which do not resemble mouse FcRs - mouse IgG interactions4. Uniquely in humans, IgG4 is cleaved into hemi-molecules in the reducing conditions of blood and randomly re-associates with other IgG4 hemi-molecules, rendering circulating IgG4 bispecific and unable to dimerise target antigens. IgG4 may therefore be primarily anti-inflammatory or tolerogenic5.

In vivo functions of human antibody classes and subclasses are inferred from in vitro assays for phagocytosis, antibody-dependent cellular cytotoxicity (ADCC) and complement-dependent cytotoxicity (CDC), with ADCC being predominantly associated with IgG1, CDC with IgM and IgG3, and phagocytosis with IgM, IgA, IgG1 and IgG3. The in vivo functions of antibodies in humans can be inferred from data on therapeutic antibodies, which are essentially IgG1 when effector function is desired and IgG2 or IgG4 when effector function is not desired6.
Current animal models for studying human antibody biology are limited: no model recapitulates the expression of multiple human antibody classes. Humanised models of the immune system do not or only poorly lead to antibody production (restricted to IgM) and rarely to class-switched isotypes (IgG)7. A mouse model that produces human IgA18 and a model that produces human IgG19 have been reported, but have dramatically altered B cell compartments (the knock-in strategy used leads to premature B cell death). We have previously published a mouse model that recapitulates all human IgG receptor expression, including effector IgG receptors (FcRs) and recycling IgG receptors (FcRn)10 11. We have since added the genes encoding the human heavy and light chain antibody constant regions to this model so that these mice express human IgM, IgD, IgG1, IgG3, IgG2 and IgG4, as well as the human B cell marker CD20 (unpublished).

Objectives: Using an unprecedented animal model that recapitulates endogenous human antibody production for all human IgG subclasses, human IgG receptor expression, human C1q expression and at least one relevant therapeutic target expression, we propose to:
- Understand the parameters governing IgG antibody subclass production following immunization (vaccination) with an antigen, autoantigen or allergen.
- define the anatomical map of IgG antibody subclass production sites
- Understand the contribution of each human IgG antibody subclass, antibody receptor and classical complement pathway in selected prototypic autoimmune and allergic pathologies.
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Début de la thèse : 01/10/2025
WEB : https://research.pasteur.fr/en/team/antibodies-in-therapy-and-pathology/

Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Sorbonne Université SIS (Sciences, Ingénierie, Santé)

394 Physiologie, physiopathologie et thérapeutique

Les candidats doivent être très motivés et aimer travailler dans un environnement stimulant et international. Une formation en immunologie est requise. Une expérience avec l'expérimentation sur souris, la cytométrie en flux/FACS, les cellules B, les répertoires d'anticorps, la microfluidique, la bioinformatique, est un plus. La maîtrise de l'anglais est requise car nos réunions de laboratoire et nos journal clubs sont en anglais.
Candidates should be highly motivated and enjoy working in a stimulating and international environment. Immunology training is required. Experience with mouse experiments, flow cytometry/FACS, B cells, antibody repertoires, microfluidics, bioinformatics is an advantage. Fluency in English is required as our lab meetings and journal clubs are held in English.