Expression de récepteurs inhibiteurs sur les lymphocytes T infiltrant les tumeurs du rein : signification biologique et clinique

Coexpression of inhibitory receptors on intratumoral T lymphocytes in renal carcinoma : biological and clinical significance

• Auteur / Autrice : Clémence Granier
• Direction : Eric Tartour
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 26/09/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Descartes (1970-2019)
• Jury : Président / Présidente : Laurence Weiss
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Tartour, Laurence Weiss, Pedro Romero, Nathalie Labarrière, Daniel Olive, Julien Adam
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Pedro Romero, Nathalie Labarrière

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micro-environnement tumoral

Lymphocytes T

Aspect immunologique

Cancer

Rein

Mots clés libres

Lymphocytes intra-tumoraux

Récepteurs inhibiteurs

Pd-1

Tim-3

Pronostic

Carcinome rénal

IFN-Gamma

Microenvironnement tumoral

Intratumor T lymphocytes

Inhibitory receptors

Pd-1

Tim-3

Prognosis

Renal carcinoma

Gamma-IFN

Tumor microenvironment

Résumé

L'expression de récepteurs inhibiteurs tels PD-1, TIM-3, LAG-3, TIGIT sur les lymphocytes T participe à l'immunosuppression dans l'environnement tumoral. Le ciblage de PD-1 par les immunothérapies anti-PD-1/PD-L1 notamment révolutionne depuis peu la prise en charge de nombreux types de cancers en particulier dans le mélanome, cancer du poumon et aussi du rein. Dans la plupart des cancers comme dans celui du poumon et le mélanome, l'infiltrat CD8 et la réponse Th-1/IFN-gamma sont associés à un meilleur pronostic, contrairement aux tumeurs du rein et aux hémopathies. Les travaux de ma thèse s'intéressent à la caractérisation de l'expression des récepteurs inhibiteurs des lymphocytes, notamment PD-1 et TIM-3 dans le carcinome rénal et dans le lymphome. Mes travaux de thèse ont été réalisés avec des outils d'exploration du microenvironnement tumoral permettant une analyse multiplexe de nombreux paramètres in situ. En théorie jusqu'à 7 protéines peuvent être mises en évidence à la fois, j'ai pu mettre au point des comarquages de 4 protéines membranaires et/ ou nucléaires + Dapi ainsi que la détection d'ARN in situ dans les tumeurs. L'utilisation d'un outil technologique de microscopie à fluorescence multispectrale a permis une étude fine de la coexpression de PD-1 et Tim-3 sur les lymphocytes T CD8 (LT-CD8) grâce à la visualisation aisée de la colocalisation de ces 3 marqueurs. De la même façon, j'ai mis en évidence de l'expression de leurs ligands PD-L1 et Galectin-9 (Gal-9) dans l'environnement des tumeurs du rein. J'ai démontré que la co-expression de Tim-3 et PD-1 sur les CD8 dans le carcinome rénal avait un rôle délétère aussi bien sur le plan (i) fonctionnel puisque les LT-CD8 sécrétaient moins d'IFN-gamma, (ii) et clinique puisque les patients présentant un infiltrat de LT-CD8 double positifs pour PD-1 et TIM-3 récidivaient plus fréquemment. La présence des ligands PD-L1 et Gal-9 a été mise en évidence dans l'environnement tumoral laissant suggérer des interactions possibles avec les récepteurs inhibiteurs exprimés par les LT. J'ai également caractérisé les LT-CD8 PD-1+ TIM-3+ dans les lymphomes en combinant un marquage CD20 (quadruple + Dapi). Selon le type de lymphome, TIM-3 était coexprimé avec PD-1 à la surface des CD8 et plus ou moins au contact avec les cellules lymphomateuses CD20+. D'autre part, lorsque TIM-3 était coexprimé, les LT-CD8 étaient plus volontiers proliférant (comarquage Ki-67) en comparaison aux PD-1+ TIM-3-. Afin de poursuivre dans la caractérisation Th-1/IFN-gamma, j'ai élaboré la mise au point de la détection d'ARN dans les lymphocytes T in situ dans la tumeur, permettant de faire des liens avec leur fonctionnalité. Au total mes travaux de thèse ont permis de mettre en évidence des biomarqueurs immunologiques composites en lien avec l'expression des récepteurs inhibiteurs PD-1 et/ou TIM-3 et la perte de fonctionnalité (IFN-gamma) des lymphocytes T intratumoraux.

It has been mainly described that the inhibitory receptors coexpression (PD-1, TIM-3, LAG-3, TIGIT) by lymphocytes in the tumor microenvironment (TME) induces a local immunosuppression. Targeting these receptors particularly PD-1 and its ligand PD-L1 is of great clinical benefit in cancer many types treatment (melanoma, renal and lung cancer in particular). In the most cases of cancer, like melanoma and lung cancer, a CD8-T cell and Th-1/IFN-gamma response is of good prognosis. But this is not the case in renal cancer and in hemopathies. My PhD work attempts to characterize clinical and biological implication of PD-1 and TIM-3 expression by intra-tumor lymphocytes in the setting of renal cancer and lymphoma. My PhD work has been conducted thanks to new methods of multiplexed characterization of the TME. Multispectral immunofluorescence lead to identify 7 parameters at the same time, and in this study I elaborated the identifications of lymphocytes markers in situ within the tumor: 4 membrane and/or nuclear proteins + nuclei (Dapi counterstain) and also coupled with the RNA detection. This tool allows me to accurately study the coexpression of PD-1 and TIM-3 at the CD8-T cell surface thanks to colocalisation identification and counting of these 3 markers. With the same method, I found that PD-L1 and Gal-9, which are PD-1 and TIM-3 ligands, were also expressed in the TME of renal carcinoma. I found that the coexpression of TIM-3 together with PD-1 in the CD8-T cells had a double relevance (i) at functional level, CD8-T cells were less able to secrete gamma-IFN (ii) at clinical level, patients harboring a higher infiltrate were more likely to relapse. The presence of PD-L1 and Gal-9 suggested interactions with inhibitory receptors of T cells. I also characterized CD8-T cells expressing PD-1 and TIM-3 in lymphomas, combining a CD20 staining (quadruple staining + Dapi). TIM-3 was more or less expressed depending of the lymphoma type near to CD20+ cells. TIM-3 PD-1 CD8-T cells were more likely Ki-67+ compared to TIM-3- cells, suggesting a more proliferative capacity. In order to continue the characterization of the Th-1/gamma-IFN-gamma immune response, I elaborate a technic to detect the gamma-IFN RNA in situ, together with lymphocytes staining, allowing the exploration of functionality within the tumor. To summarize, during my PhD work I could characterize composite immune biomarkers linked to the functionality of CD8-T cell and gamma-IFN Th-1 response.