Caractérisation des cellules dendritiques cDC1 et de leur synthèse d'Interféron de type III dans l’immunité antitumorale

Characterization of cDC1 dendritic cells and their type III interferon production in breast and ovarian cancers

• Auteur / Autrice : Margaux Hubert
• Direction : Jenny Valladeau
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 20/11/2018
• Etablissement(s) : Lyon
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Claude Bernard (Lyon ; 1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon
• Jury : Président / Présidente : Mathias Faure
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jenny Valladeau, Vanja Sisirak
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Isabelle Cremer, Fabienne Anjuere

Mots clés

Mots clés contrôlés

Immunothérapie anticancéreuse

Interférons

Cellules dendritiques

Mots clés libres

Immunité antitumorale

Cellules dendritiques

CDC1

Interféron

IFN-III

Antitumor immunity

Dendritic cells

CDC1

Interferon

IFN-III

Résumé

Les cellules dendritiques (DC) tiennent une place centrale dans l'initiation des réponses immunitaires et dans le contrôle du développement des tumeurs. La sous-population cDC1 suscite aujourd'hui en grand intérêt de par ses fonctions d'activation de réponses cytotoxiques par présentation croisée d'Ag aux lymphocytes T (LT) CD8+ ainsi que son implication dans l'immunité antitumorale et la réponse aux immunothérapies chez la souris. Le rôle des cDC1 chez l'Homme est cependant peu décrit. Les cDC1 murines et humaines sont aussi connues pour produire de larges quantités d'interféron (IFN) de type III (IFN-III), aussi appelés IFN-λ. Tout comme les IFN-I avec lesquels ils partagent la même voie de signalisation, les IFN-III ont un rôle antiviral bien décrit. Des modèles murins ont également suggéré un rôle antitumoral, mais ces IFN n'ont jamais été étudiés dans un contexte de cancer chez l'Homme. Il est donc crucial de comprendre les mécanismes expliquant l'impact pronostique positif des cDC1 ainsi que le rôle des IFN-III dans l'immunité antitumorale, en particulier pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques. Nous avons démontré pour la première fois l'infiltration des tumeurs humaines de sein et d'ovaire par diverses sous-populations de DC. Les cDC1 sont particulièrement enrichies par rapport au sang des patientes et forment de nombreuses interactions avec les LT CD8+ dans les tumeurs. Une approche de bio-informatique a permis de révéler que les cDC1 représentent l'unique population de DC associée à une meilleure survie des patients dans la majorité des cancers du TCGA. De façon intéressante, la signature de réponses aux IFN-I et III est enrichie dans les tumeurs de sein fortement infiltrées par les cDC1 mais pas par les autres sous-populations. L'expression des gènes codant pour l'IFN-λ1 ou le récepteur aux IFN-III est également associée à une meilleure survie sans rechute dans le cancer du sein. De plus, nous avons démontré la capacité des cDC1 à produire de l'IFN-III sans aucune réactivation ex vivo. Ce résultat indique clairement que dans un contexte de réponse immunitaire antitumorale chez l'Homme, la synthèse d'IFN-III est une spécificité des cDC1 comparées aux autres sous-populations. La présence d'IFN-III dans les surnageants tumoraux a été confirmée au niveau protéique et démontrée comme étant fortement corrélée avec l'IL-12p40, les CXCR3-L, le CX3CL1 et le TNF-α. Ces données soulèvent alors l'hypothèse de l'association entre l'IFN-III, produit dans le microenvironnement tumoral par les cDC1, et la présence de cytokines et chimiokines impliquées dans le recrutement et l'activation de lymphocytes cytotoxiques tels que les LT CD8+ ou cellules NK. Notre étude apporte des informations détaillées quant à la nature des différentes sous-populations de DC infiltrant les tumeurs humaines de sein et d'ovaire et démontrent pour la première fois la production d'IFN-III par les cDC1. L'association de ces cellules et des IFN qu'elles produisent avec une meilleure survie des patientes confirme l'intérêt de développer de nouvelles immunothérapies ciblant les cDC1, en particulier dans le cancer du sein

Dendritic cells (DCs) represent a promising target for the development of new immunotherapies because of their central role in the initiation and the control of immunity. The rare cDC1 population is under considerable scrutiny because their murine counterparts called CD8α+ DCs are essential for cross-presentation to CD8+ T cells, antitumor immunity and response to immunotherapies. In contrast, the role of human cDC1 in cancer has not been investigated as extensively as in mice. They were identified in several tumors and transcriptomic analyses revealed their association with a favorable patient outcome. They also represent a major source of type III interferon (IFN-III), also called IFN-λ, playing a crucial role in viral infections, similarly to IFN-I that share the same signaling pathway. Its antitumor activity was also reported in mouse models, therefore raising questions regarding the use of IFN-IIl in clinical oncology. We believe that understanding the underlying mechanisms of cDC1 favorable prognostic impact and the role of IFN-III in antitumor immunity will be central to design new therapeutic approaches. Here, we demonstrated the infiltration of human primary breast and ovarian tumors by several DC populations and the enrichment of cDC1 compared with patient blood. We also showed for the first time close contacts between cDC1 and T cells in breast tumors. An in silico approach using MCPcouter on the TCGA data sets revealed that cDC1 represented the only DC subset associated with a prolonged overall survival in the majority of solid tumors. Interestingly, type I/III signature was strongly enriched in tumors highly infiltrated only with cDC1. Furthermore, we observed by feature intracytoplasmic flow cytometry analysis a spontaneous production of IFN-λ1 that is restricted to cDC1 in the absence of any ex vivo stimulation in one third of tumors. This result clearly indicates that IFN-λ1 production is a distinct of cDC1 compared with other DC subsets, even in a human tumor context. Notably, a high expression level of genes coding for IFN-III or its receptor was correlated with an increased relapse-free survival in breast cancer. We confirmed the presence of the IFN-λ1 protein in more than 50% of tumors and observed its abundancy compared with other IFN subtypes. IFN-λ1 was strongly correlated with IL-12p40, CXCL9, CXCL10, CXCL11, CX3CL1 and TNF-α. These results raised the hypothesis that IFN-λ1, produced by cDC1 in the TME, could be associated with the production of cytokines and chemokines involved in the recruitment and activation of cytotoxic lymphocytes (NK cells and CD8+ T cells). Our study provides detailed information about the DC compartment infiltrating human breast and ovarian tumors, revealing their potential implication in the antitumor immunity. By focusing on the pathways associated with each DC subset, our findings shed new light on the link between DC population called cDC1 and IFN-I/III signature in tumors. Our clear demonstration of IFN-III production by cDC1 and of its positive impact on the prognosis of cancer patients provides valuable evidences to support the development of new therapeutic strategies targeting cDC1 to amplify the response to immunotherapies, especially in breast cancer