Scientifique
21/01/16

Comment produit-on les anticorps monoclonaux ?

A l’inverse des médicaments de synthèse chimique, les anticorps monoclonaux (AcM) sont de très grosses molécules, d’une complexité inhérente à leur taille, leur structure et leur hétérogénéité. Complexe, leur procédé de fabrication fait donc appel au génie génétique et à la culture cellulaire.

Un modèle vivant

Les AcM sont des molécules qui sollicitent la machinerie cellulaire^[1] pour être pleinement actives : si le code génétique donne la séquence d’enchainement des acides aminés conduisant à la chaine protéique de l’anticorps, de nombreuses modifications post-traductionnelles^[2] interviennent pour conduire à un anticorps efficace. C’est pourquoi les biotechnologies utilisent des modèles vivants et non synthétiques pour produire les AcM.

Une production en quantité industrielle

Pour produire des AcM en grande quantité, il faut donc disposer d’un stock important de cellules capables de produire l’anticorps choisi. Pour cela, les biotechnologies utilisent un modèle animal – la souris – qu’elles modifient par génie génétique. Elles peuvent aussi utiliser des virus, les phages, qui, après manipulation génétique, sont capables d’exprimer à leur surface les anticorps demandés (technique du phage-display).

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Les étapes de la production

[Etape 1 :– s’appuyer sur le schéma] Cette prouesse est possible par la création de souris ou de lapins transgéniques dans lesquelles ont été insérés des séquences génétiques humaines en lieu et place des séquences murines pour produire un anticorps spécifiquement humain. De là, on obtient une lignée cellulaire primaire exprimant l’anticorps monoclonal thérapeutique cible.

Cette lignée n’ayant pas la capacité de se reproduire, on la fusionne avec des cellules de myélome lymphoïde, qui ont la particularité de se multiplier rapidement et indéfiniment : on obtient alors une cellule appelée « hybridome », qui sait produire l’anticorps monoclonal choisi et peut se reproduire à l’infini.

A noter : Si l’on utilise des phages à la place des cellules de souris, on travaille avec une culture bactérienne puisque les virus ont besoin d’un hôte pour se multiplier.

[Etapes 2 & 3] A partir de cette étape, la culture peut alors commencer en milieu liquide et stérile, avec un mélange de facteurs de croissance spécifique pour que les cellules se multiplient. La culture se fait d’abord dans des flacons de moins d’un litre, puis dans des contenants de plus en plus larges pour aboutir à des bio-incubateurs de très grande taille. A ce moment de la production, on peut ajouter un milieu nutritif spécifique pour une production optimisée de l’anticorps choisi.

[Etape 4] Une fois cette production en grande quantité achevée, il convient de sélectionner spécifiquement l’anticorps que l’on a choisi de produire et l’extraire du milieu de culture (cellules, déchets, liquides). Pour cela, des étapes de centrifugations, purification (par chromatographie ou précipitation) et concentration sont successivement appliquées au milieu de culture, ce qui aboutit à la purification de l’anticorps. A partir d’une centaine de litres de surnageant[3] on peut obtenir plusieurs grammes d’anticorps.

[Etape 5] Ces AcM sont alors conditionnés sous une forme stable (liquide, en poudre) dans des flacons prêts pour la distribution.

Aux origines :

Aux premières heures de la production des anticorps monoclonaux, dans les années 1970 (travaux de Kohler & Milstein), on ne parvenait à produire que des anticorps hybrides souris/être humain. Lors d’injections chez l’Homme, cela conduisait à des réactions de défense du système immunitaire humain. C’est le principe même de la réaction immunitaire, qui se défend contre tout agent reconnu comme étranger. Les chercheurs ont donc fait en sorte d’humaniser les anticorps produits pour tromper le système immunitaire et obtenir que ce dernier ne se ligue pas contre eux. Jusqu’à ce que la recherche sache finalement produire des anticorps totalement humains par le biais des souris.

[1] A la manière d’un organisme entier, la cellule contient des « organites » qui remplissent une fonction précise au sein de la cellule (production d’énergie, transport, évacuation des déchets, etc..), c’est cet ensemble que l’on appelle la machinerie cellulaire)

[2] Il s’agit le plus souvent de modification biochimique par ajout d’un groupe fonctionnel qui confère à la protéine des propriétés particulières

[3] Lorsque l’on sépare par centrifugation le contenu d’un milieu de culture, le surnageant désigne la partie la moins dense, au dessus, par opposition au culot