L'interactomique quantitative des molécules co-inhibitrices PD-1 et de BTLA dans les cellules T primaires justifie leur blocage concomitant dans l'immunothérapie du cancer

Quantitative interactomics of PD-1 and BTLA in primary T cells provides a rationale for concomitant coinhibitor blockade in cancer immunotherapy

• Auteur / Autrice : Yunhao Zhai
• Direction : Bernard Malissen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Immunologie
• Date : Soutenance le 06/09/2019
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : École Doctorale Sciences de la Vie et de la Santé (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'Immunologie Marseille-Luminy (1976-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Naquet
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Laurence Ardouin-Bataille
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Pedro Romero, Sylvain Latour

Mots clés

Mots clés contrôlés

Anticorps anti-PD1

Immunothérapie anticancéreuse

Lymphocytes T

Mots clés libres

Co-Inhibiteur des cellules T

Interactomique quantitative

Immunothérapie du cancer

Pd-1

Btla

Tcr

Cd28

T cell coinhibitor

Quantitative interactomics

Cancer immunotherapy

Pd-1

Btla

Tcr

Cd28

Résumé

Parmi les récepteurs co-inhibiteurs des cellules T, PD-1 et BTLA sont liés de manière évolutive. Afin de déterminer si PD-1 et BTLA exerçent des fonctions redondantes, nous avons développé et validé deux modèles de souris génétiquement modifiées dans lesquelles les molécules PD-1 et BTLA expriment une étiquette génétique à leur extrémité carboxy-terminale. Ceci permet de pouvoir étudier par AP-MS les signalosomes s’assemblant autour de PD-1 et BTLA dans des cellules T primaires. Nous avons en parallèle établi un modèle ‘in vitro’ basé sur des cellules présentatrices d'antigènes et des cellules T afin d’étudier le signalosome de PD-1 dans des conditions de stimulation plus physiologiques.Sur la base de ces deux approches complémentaires, nous avons résolu la controverse existante concernant le rôle des protéines tyrosine phosphatases SHP-1 et SHP-2 dans la médiation de la co-inhibition PD-1. PD-1 recrute principalement SHP-2, mais lorsqu'il est absent, il recrute SHP-1 et reste fonctionnel. En revanche, BTLA recrute principalement SHP-1 et, dans une moindre mesure, SHP-2. En analysant séparément les complexes PD-1-SHP-1 et PD-1-SHP-2, nous avons montré que chacun d’eux est capable d’atténuer la fonction des voies de signalisation du TCR et du CD28. En conclusion, notre travail de thèse montre comment la comparaison des mécanismes de signalisation des récepteurs co-inhibiteurs via une approche d’interactomique quantitative dans des cellules T primaires révèle l'ampleur de leur redondance et fournit une justification pour la conception de combinaisons d'anticorps bloquants anti-PD-1 et anti-BTLA dans l'immunothérapie des cancers.

Among T cell coinhibitory receptors, PD-1 and BTLA are evolutionary related and coexpressed on tumor-antigen specific CD8+ T cells. Accordingly, BTLA can likely substitute for PD-1 in conditions where immune-checkpoint inhibitors target PD-1. To investigate whether PD-1 and BTLA exert redundant functions during T cell responses, we developed and validated two gene targeted mouse models in which PD-1 and BTLA molecules expressed a genetic tag at their carboxyl terminus. These mice permitted us to perform AP-MS analysis of PD-1 and BTLA molecules and defined at an unprecedented level of resolution the composition and dynamics of the PD-1 and BTLA coinhibitory signalosomes in primary effector T cells. We also established a T cell- antigen presenting cell system to study the PD-1 signalosome in more physiological stimulation condition.Based on these two complementary approaches, we solved the existing controversy regarding the role of the SHP-1 and SHP-2 protein-tyrosine phosphatases in mediating PD-1 coinhibition. PD-1 predominantly recruits SHP-2, but when absent, it recruits SHP-1 and remains functional. In contrast, BTLA predominantly recruits SHP-1 and to a lower extent SHP-2. By separately analysing the PD-1-SHP-1 and PD-1-SHP-2 complexes, we show that both dampen the TCR and CD28 signalling pathways equally. Therefore, our study illustrates how comparison of coinhibitory receptor signalling via quantitative interactomics in primary T cells unveils their extent of redundancy and provides a rationale for designing combinations of blocking antibodies in cancer immunotherapy based on undisputed modes of action.