Immunothérapie du cancer : espoirs et réalités

Au cours des deux dernières décennies, l’immunologie des tumeurs a connu un réel bouleversement et un foisonnement de découvertes fondamentales qui se sont traduites en applications cliniques. On peut notamment citer l’identification des antigènes de rejet tumoral et des fondements moléculaires et cellulaires de l’immunogénicité et de la tolérance, la connaissance fine de l’immunité innée, l’élucidation de la biologie des cellules dendritiques et une certaine compréhension des mécanismes d’échappement tumoral à l’immuno-surveillance. Ainsi, l’émergence de nouveaux concepts a fait de l’immunothérapie une quatrième modalité de traitement du cancer après les traitements conventionnels. Les acquis fondamentaux ont facilité la reconceptualisation de l’immunothérapie du cancer, qui a connu un élan majeur en devenant de plus en plus spécifique : au cours des dernières années, l’immunothérapie non spécifique, fondée sur le dopage non spécifique du système immunitaire du patient, a laissé place aux approches vaccinales antitumorales peptidiques et cellulaires. Malgré des résultats encourageants obtenus à partir des modèles expérimentaux et des résultats, certes modestes, obtenus chez les patients, plusieurs obstacles inhérents persistent, notamment celui du décryptage du conflit entre le système immunitaire et le micro-environnement tumoral.The notion that the immune system regulates cancer development is now well established. An overwhelming amount of data from animal models, together with compelling data from human patients, indicate that the immune system is instrumental in scanning and irradicating tumors. Analysis of individuals with congenital or acquired immunodeficiencies or patients undergoing immunosuppressive therapy has documented a highly elevated incidence of virally induced malignancies and cancers compared with immunocompetent individuals [1-3]. During the last decade, thanks to the breakthoughts in understanding the molecular mechanisms responsible for immune activation, the tumor antigen identification, the dendritic cell biology, the immunogenecity of tumors, the immune escape mechanisms, the host-tumor relationship, we are facing a new area of tumor immunotherapy. The basic advances were translated in therapeutical applications and have changed the view of immunotherapy from "a dream scenario" to a clinical fourth modality to cancer treatments. Multiple cancer trials using active immunization with vaccines or adoptive immunotherapy have been conducted with only very limited success. There are still a number of issues that still need to be resolved including a better understanding of immune escape mechanisms. Cancer vaccines continue to be evaluated and may lead to the emergence of clinically useful new treatments. A comprehensive approach to define the intricate molecular program initiated by tumor cells to resist to escape and the immune system of the host may help in breaking down the barriers to a more adapted cancer immunotherapy

Mutant and non-mutant neoantigen-based cancer vaccines: recent advances and future promises

Major advances in cancer treatment have emerged with the introduction of immunotherapies using blocking antibodies that target T-cell inhibitory receptors, such as programmed death-1 (PD-1) and cytotoxic T-lymphocyte-associated antigen-4 (CTLA-4), known as immune checkpoints. However, most cancer patients do not respond to immune checkpoint blockade (ICB) therapies, suggesting the development of resistance mechanisms associated with either an insufficient number of preexisting tumor-specific T-cell precursors and/or inappropriate T-cell reactivation. To broaden clinical benefit, anti-PD-1/PD-1 ligand (PD-L1) neutralizing antibodies have been combined with therapeutic cancer vaccines based on non-mutant and/or mutant tumor antigens, to stimulate and expand tumor-specific T lymphocytes. Although these combination treatments achieve the expected goal in some patients, relapse linked to alterations in antigen presentation machinery (APM) of cancer cells often occurs leading to tumor escape from CD8 T-cell immunity. Remarkably, an alternative antigenic peptide repertoire, referred to as T-cell epitopes associated with impaired peptide processing (TEIPP), arises on these malignant cells with altered APM. TEIPP are derived from ubiquitous non-mutant self-proteins and represent a unique resource to target immune-edited tumors that have acquired resistance to cytotoxic T lymphocytes (CTLs) related to defects in transporter associated with antigen processing (TAP) and possibly also to ICB. The present review discusses tumor-associated antigens (TAAs) and mutant neoantigens and their use as targets in peptide- and RNA-based therapeutic cancer vaccines. Finally, this paper highlights TEIPP as a promising immunogenic non-mutant neoantigen candidates for active cancer immunotherapy and combination with TAA and mutant neoantigens. Combining these polyepitope cancer vaccines with ICB would broaden T-cell specificity and reinvigorate exhausted antitumor CTL, resulting in the eradication of all types of neoplastic cells, including immune-escaped subtypes

The Emerging Role of CD8+ Tissue Resident Memory T (TRM) Cells in Antitumor Immunity: A Unique Functional Contribution of the CD103 Integrin

Cancer immunotherapy is aimed at stimulating tumor-specific cytotoxic T lymphocytes and their subsequent trafficking so that they may reach, and persist in, the tumor microenvironment, recognizing and eliminating malignant target cells. Thus, characterization of the phenotype and effector functions of CD8+ T lymphocytes infiltrating human solid tumors is essential for better understanding and manipulating the local antitumor immune response, and for defining their contribution to the success of current cancer immunotherapy approaches. Accumulating evidence indicates that a substantial subpopulation of CD3+CD8+ tumor-infiltrating lymphocytes are tissue resident memory T (TRM) cells, and is emerging as an activated tumor-specific T-cell subset. These TRM cells accumulate in various human cancer tissues, including non-small-cell lung carcinoma (NSCLC), ovarian and breast cancers, and are defined by expression of CD103 [αE(CD103)β7] and/or CD49a [α1(CD49a)β1] integrins, along with C-type lectin CD69, which most likely contribute to their residency characteristic. CD103 binds to the epithelial cell marker E-cadherin, thereby promoting retention of TRM cells in epithelial tumor islets and maturation of cytotoxic immune synapse with specific cancer cells, resulting in T-cell receptor (TCR)-dependent target cell killing. Moreover, CD103 integrin triggers bidirectional signaling events that cooperate with TCR signals to enable T-cell migration and optimal cytokine production. Remarkably, TRM cells infiltrating human NSCLC tumors also express inhibitory receptors such as programmed cell death-1, the neutralization of which, with blocking antibodies, enhances CD103-dependent TCR-mediated cytotoxicity toward autologous cancer cells. Thus, accumulation of TRM cells at the tumor site explains the more favorable clinical outcome, and might be associated with the success of immune checkpoint blockade in a fraction of cancer patients

Rôle de CD5 dans la potentialisation de la réponse T cytotoxique et dans le contrôle de la progression tumorale dans un modèle in vivo

Un des défis majeurs de l immunologie antitumorale repose sur l induction efficace et prolongée de laphase effectrice de la réponse immune antitumorale. Une meilleure compréhension des mécanismesimpliqués dans la potentialisation de l activité antitumorale des effecteurs immunitaires, en particulier lesCTL infiltrant la tumeur représente donc un enjeu considérable dans le développement de nouvellesapproches d immunothérapie visant à induire une réponse immunitaire spécifique efficace contre latumeur. Dans ce contexte, nous nous sommes particulièrement intéressés à étudier le rôle de CD5 dans lecontrôle de la progression tumorale, en particulier dans la potentialisation de l activité T cytotoxique desCTL infiltrant le mélanome B16 in vivo. Nos résultats ont montré un ralentissement significatif de lacroissance tumorale chez des souris déficientes pour l expression de CD5 comparées à leurs équivalentessauvages. Le contrôle de la progression de la tumeur chez les souris CD5-/- ne semble pas corréler avec unrecrutement plus important de lymphocytes T, mais avec une efficacité accrue de leur réactivité vis-à-visdu mélanome B16. Nous avons montré aussi que cette réponse est transitoire et qu un échappementtumoral au système immunitaire ait lieu à un stade plus tardif de la progression de la tumeur. Cetéchappement tumoral semble être associé à une augmentation de la mort par AICD des TIL CD8+/CD5-par rapport aux TIL CD8+/CD5+ et ce par induction de FasL à la surface des TIL. La modulation de la voieFas/FasL in vivo avec un adénovirus Fas-Fc protège les lymphocytes T CD8+/CD5- infiltrant la tumeur dela mort par apoptose et empêche ainsi l échappement tumoral. De plus, l analyse du répertoirelymphocytaire T spécifique du mélanome B16 dans les souris CD5-/- suggère que le contrôle de laprogression de la tumeur serait lié à une meilleure prolifération de lymphocytes T CD5-/- spécifiques insitu. Nos résultats montrent aussi que l immunisation des souris CD5-/- en utilisant des Ag tumorauxassociés au mélanome B16 contribue à la potentialisation de la réponse immunitaire antitumorale.L ensemble de nos résultats soulignent un intérêt particulier du ciblage de CD5 pour améliorer lesapproches d immunothérapie antitumorale actuelles.A major challenge in tumor immunology is based on effective and prolonged induction of the effectorphase of antitumor immune response. A better understanding of the mechanisms involved in potentiatingthe antitumor activity of immune effectors, particularly the CTL infiltrating the tumor represents aconsiderable challenge in developing new approaches to immunotherapy. In this context we areparticularly interested in studying the role of CD5 in the control of tumor progression, particularly inpotentiating the cytotoxic activity of CTLs infiltrating B16 melanoma. Our results showed a significantdelay in tumor growth in CD5-/- mice as compared with wild type mice. The control of tumor growth inCD5-/- mice does not seem to correlate with a higher recruitment of T cells, but with increased cytotoxicityof infiltrating T cells against B16 cells. We have also shown that this response is transient and that thetumor escape from immune system takes place at a later stage of tumor progression. This tumor escapeappears to be associated with increased death by AICD of TIL CD8+ from CD5-/- mice as compared withTIL CD8+ from wild type mice wich correlated with the induction of FasL on the surface of TIL. In vivomodulation of Fas/FasL with an adenovirus AdFas-Fc protects tumor infiltrating T CD8+/CD5- fromapoptosis and thereby prevents the tumor escape. In addition, analysis of specific T lymphocyte repertoirein CD5-/- mice suggests that the control of tumor progression could be linked to a greater in situproliferation of specific CD5- T lymphocytes. Our results also show that immunization of CD5-/- miceusing different melanoma associated antigens contributes to the potentiation of antitumor immuneresponse. All these results highlight a particular interest in targeting of CD5 to improve currentapproaches to tumor immunotherapy.PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

CD103 (Etude de la régulation et de la signalisation de l'intégrine aE(CD103)b7 exprimée par les lymphocytes T CD8+ intratumoraux.)

L élucidation des mécanismes permettant l optimisation de la réponse immunitaire antitumorale correspond à un enjeu majeur pour le développement de stratégies d immunothérapie efficace. En effet, les réponses immunitaires antitumorales se traduisent rarement par l éradication de la tumeur. Dans ce contexte, les travaux antérieurs de mon équipe ont démontré que l interaction de l intégrine aE(CD103)b7, souvent exprimée par les lymphocytes infiltrant la tumeur (TIL), avec son ligand E-cadhérine, à la surface des cellules tumorales épithéliales, joue un rôle majeur dans la potentialisation de l activité lytique des cellules T en induisant la polarisation et l exocytose des granules cytotoxiques. Nos résultats ont indiqué aussi que le TGF-b1, souvent abondant dans les tumeurs, joue un rôle déterminant dans cette induction suite à l engagement du récepteur des cellules T. Dans ce contexte, nous avons cherché à comprendre les mécanismes de régulation du gène ITGAE qui codent la sous-unité alphaE de l intégrine CD103. Nos résultats ont montré que les facteurs transcriptionnels Smad2, Smad3 et NFAT-1 sont impliqués dans la régulation de l expression de la sous-unité aE(CD103). En effet, une costimulation avec du TGF-b1 recombinant et un anticorps anti-CD3 d un clone T CD103- induit l expression de cette intégrine qui est accompagnée d une translocation dans le noyau de Smad2, Smad3 et NFAT-1 qui sont cytoplasmiques à l état basal. L inhibition spécifique de ces facteurs transcriptionnels inhibe l expression de CD103 et abroge le potentiel lytique du clone T vis à vis de sa cible tumorale autologue. De plus, nous avons identifié deux séquences régulatrices du gène ITGAE humain, un promoteur proximal et un enhancer. Par ailleurs, mon équipe a récemment montré que l interaction de CD103 à la surface des TIL avec une molécule E-cadhérine recombinante est suffisante pour induire la polarisation des granules cytolytiques par un mécanisme dépendant de la PLC-g1 et ERK et que cette intégrine possède non seulement une fonction d adhérence, mais aussi une fonction de costimulation du signal TCR des TIL antitumoraux. Nous avons cherché à mieux comprendre la signalisation de l intégrine CD103, en identifiant les domaines intracytoplasmiques de la sous-unité aE impliqués dans son activation. Nous avons ainsi construit une protéine de fusion CD103-GFP et plusieurs mutants du domaine intracytoplasmique de la sous-unité aE qui ont été ensuite transfectés dans la lignée Jurkat Tag CD103-/beta7+. Nos résultats ont montré que le domaine intracytoplasmique de la chaîne alphaE n est pas nécessaire à la reconnaissance du ligand, la E-cadhérine. Par contre, nous avons montré que ce domaine est impliqué dans le phénomène de clustering de l intégrine et dans sa polarisation à la zone de contact avec des billes couvertes avec la E-cadhérine-Fc. Nous avons identifié un domaine de 8 acides aminés (ESIRKAQL), contenant une sérine en position 1163 potentiellement phosphorylable, et qui est indispensable pour la signalisation de l intégrine. De plus, nos travaux ont montré que ce domaine ESIRKAQL, est nécessaire pour la phosphorylation de la ERK1/2 et PLC-g1. Ainsi, une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires régulant les fonctions de CD103 pourrait contribuer au développement et à l amélioration de la réponse antitumorale exercée par les CTL.The elucidation of mechanisms for optimizing the antitumor immune response is a major challenge for the development of strategies for effective immunotherapy. Indeed, the anti-tumor immune responses rarely result in the eradication of the tumor. In this context, the previous work of my team have shown that the interaction of integrin aE(CD103)b7, often expressed by tumor infiltrating lymphocytes (TIL) with its ligand E-cadherin at the cell surface tumor epithelial cells, plays a major role in the potentiation of the lytic activity of T cells by inducing polarization and exocytosis of cytotoxic granules. Our results also indicated that TGF-b1, often abundant in tumors, plays a key role in the induction due to the commitment of the T cell receptor. In this context, we sought to understand the mechanisms regulating ITGAE gene encoding the subunit aE of integrin. Our results showed that the transcription factors Smad2, Smad3 and NFAT-1 are involved in regulating the expression of subunit aE(CD103)b7. Indeed, costimulation with recombinant TGF-b1 and anti-CD3 antibody induces on T cell clone CD103- the expression of this integrin ant the translocation into the nucleus of Smad2, Smad3 and NFAT-1 that are cytoplasmic at baseline. Specific inhibition of these transcription factors inhibits the expression of CD103 and repeals the lytic potential of cloned T with respect to the autologous tumor target. In addition, we identified two regulatory sequences of human ITGAE gene, proximal promoter and enhancer. In addition, my team has recently shown that the interaction of CD103 on the surface of TIL with a recombinant molecule E-cadherin is sufficient to induce the polarization of cytolytic granules by ERK and PLC-g1 pathway thus this integrin has not only a function of adherence, but also a function of costimulatory signal TCR of TIL. We sought to better understand the signaling of integrin CD103, by identifying the cytoplasmic domains of the subunit aE involved in its activation. We have constructed a fusion protein CD103-GFP and several mutants of intracytoplasmic domain of the subunit aE which were then transfected into the Jurkat Tag cell line CD103-/ b7+. Our results showed that the intracytoplasmic domain of CD103 is not necessary for ligand recognition, E-cadherin. By cons, we have shown that this area is involved in the phenomenon of clustering of integrin and its polarization to the contact area with balls covered with E-cadherin-Fc. We have identified a range of 8 amino acids (ESIRKAQL) containing a potentially phosphorylatable serine in position 1163, which is essential for integrin signaling. In addition, our work has shown that this area ESIRKAQL is necessary for the phosphorylation of ERK1/2 and PLC-g1. Thus, a better understanding of the molecular mechanisms that regulate the functions of CD103 may contribute to the development and improvement of the antitumor response exerted by CTL .PARIS11-SCD-Bib. électronique (914719901) / SudocSudocFranceF

ETUDE DE LA REPONSE CTL DANS DEUX MODELES DE TUMEURS SOLIDES (LES CANCERS BRONCHIQUES NON A PETITES CELLULES ET LE LYMPHOME T CUTANE. CLONAGE DES ANTIGENES ASSOCIES A UN CARCINOME BRONCHIQUE A LARGES CELLULES)

PARIS12-CRETEIL BU Multidisc. (940282102) / SudocSudocFranceF

Potentialisation de l'activité cytotoxique des lymphocytes T infiltrant les tumeurs (manipulation des voies de lyse Fas/FasL et TRAIL/TRAILR)

PARIS-BIUSJ-Thèses (751052125) / SudocPARIS-BIUSJ-Physique recherche (751052113) / SudocSudocFranceF

L'intégrine alpha(E)beta(7), un médiateur essentiel de l'activité T cytotoxique antitumorale

PARIS7-Bibliothèque centrale (751132105) / SudocSudocFranceF

Identification d'un épitope tumoral partagé codé par le gène "calca" et réactivité lymphocytaire T dans un modèle de carcinome bronchique humain

PARIS12-Bib. électronique (940280011) / SudocSudocFranceF