La Fractalkine (FKN) comme traitement des métastases osseuses de CNPC au sein d’une stratégie multimodale : une étude préclinique sur un modèle murin

Fractalkine as a treatment of bone metastasis of NSCLC within a multimodal strategy : preclinical study of a murin model

• Auteur / Autrice : Charlotte Cohen
• Direction : Heidy Schmid-Antomarchi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 27/11/2020
• Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Nice ; 1992-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Côte d’Azur (2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie Valrose (Nice)
• Jury : Président / Présidente : Jérôme Mouroux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jérôme Mouroux, Laurent Brouchet, Aurélie Dutour, Annie Schmid-Alliana, Nicolas Vénissac
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Laurent Brouchet, Aurélie Dutour

Mots clés

Mots clés contrôlés

Micro-environnement tumoral

Métastases osseuses

Poumon -- Cancer

Mots clés libres

CX3CL1

Cancer pulmonaire

Métastases osseuses

Microenvironnement tumoral

Inhibiteurs de checkpoints immunitaires

CX3CL1

Lung cancer

Experimental bone metastases

Tumor microenvironment

Checkpoint inhibitor

Résumé

Le cancer du poumon touche plus de 50 000 personnes par an en France. Au moment du diagnostic, 60% des patients présentent une maladie métastatique. Ces métastases siègent au niveau osseux dans 20 à 40% des cas et sont associées à une survie réduite (5 à 10% à 5 ans) et à une altération de la qualité de vie. L’identification de nouvelles thérapeutiques potentielles est nécessaire à l’amélioration du pronostic vital et fonctionnel de ces patients.Une chimiokine, la fractalkine (FKN), constitue une piste thérapeutique intéressante. Ayant un rôle dans le recrutement leucocytaire, ainsi que sur le métabolisme osseux, délivrée localement, elle pourrait permettre de restaurer une immunité anti-tumorale et agir sur l’ostéolyse. Son impact sur le développement tumoral est complexe, et dépend de l’expression de son récepteur par les cellules tumorales, sa forme, la localisation des lésions, et du type de cancer.Nous avons tout d’abord voulu déterminer l’impact de la FKN sur le développement de métastases osseuses de CNPC (cancer pulmonaire non à petites cellules) dans un modèle syngénique murin, utilisant des cellules LL2 exprimant soit un niveau faible (LL2-FKNlo), soit un niveau élevé de FKN (LL2-FKNhi). La FKN avait un effet anti-tumoral, permettant une réduction du poids des tumeurs de 73% dans le groupe LL2-FKNhi comparé au groupe LL2-FKNlo à J14. L’expression élevée de FKN était associée à une augmentation du recrutement des monocytes inflammatoires, des cellules Natural Killer (NK), et plus particulièrement des lymphocytes B (LB), constituant un microenvironnement immunopermissif. Elle était également associée à des modifications significatives du niveau d’expression de gènes impliqués dans l’ostéoformation et la régulation de l’immunité.L’effet anti-tumoral de la FKN tendant à s’atténuer au cours du temps, et la proportion de lymphocytes T régulateurs (LTreg) FOXP3+ infiltrant le microenvironnement tumoral des tumeurs LL2-FKNhi étant supérieure à celle des tumeurs LL2-FKNlo, nous avons suspecté leur implication dans cette perte d’effet. Nous avons testé des associations de traitements, capables de stimuler l’immunité anti-tumorale via le blocage de CPI (Ac monoclonaux anti-CTLA4, anti-PD1, anti-PDL1, anti-TIM3), ou capables de bloquer l’activité des LTreg (cyclophosphamide, Ac anti-GITR), en association à une expression élevée de la FKN dans le but de de renforcer et/ou prolonger son effet anti-tumoral. A ce jour, les schémas d’administration que nous avons choisis n’ont pas permis d’obtenir un tel résultat. D’autres protocoles doivent encore être testés.Ces travaux nous ont permis de montrer un effet anti-tumoral de la FKN dans un modèle murin de métastases osseuses de CNPC, d’en préciser les mécanismes sous-jacents et d’identifier de nouvelles pistes d’associations de traitements, prenant en compte le rôle anti-tumoral des LB et pro-tumoral des LTreg dans ce modèle murin.

In France, about 50 000 new cases of lung cancer are diagnosed every year. Sixty percent of them are already metastatic. Bone localizations are described in 20 to 40% of cases and they are associated with poor survival (5 to 10 % at 5 years) and impaired quality of life. New therapeutic options are mandatory to improve survival and functional prognosis.A chemokine, the fractalkine (FKN), represents a promising one. It is known for its capacity of leukocytes recruitment and its impact on the bone metabolism. It could be able to restore anti-tumor immunity and to act on osteolysis, when delivered locally. The impact on tumor development is highly complex and depends on the expression of its receptor by tumor cells, its molecular form, the location of the lesion, and the tumor type.We first planned to determine the impact of the FKN on the tumor development within a syngeneic murine model of bone metastasis of lung cancer, using either LL2 lung cancer cell line expressing a low (LL2-FKNlo) or a high level of FKN (LL2-FKNhi).FKN had an anti-tumoral effect, able to reduce the tumor-weight by 73% in the LL2-FKNhi groups, compared to LL2-FKNlo one, at day 14. High level of expression of FKN was associated with an increase in the recruitment of inflammatory monocytes, natural killer cells, and more specifically B lymphocytes (LB). Together, they formed an immunopermissive tumoral microenvironment. We also noted significant modification of expression level of genes involved in osteoformation and regulation of immunity.The FKN anti-tumor effect tended to decrease after day 14. At the same time, we quoted a high level of infiltration of LL2-FKNhi tumors by T regulatory lymphocytes (LTreg). We suspected their implication in this loss of effect.We tried therapeutic associations, able to stimulate anti-tumor immunity through immune checkpoint blockade (monoclonal antibody against CTLA4, PD1, PDL1, or TIM3) or to block LTreg (cyclophosphamide, anti-GITR antibody) in association with high FKN expression. The goal was to prolong and/or to reinforce its anti-tumoral effect.To date, the used administration protocols weren’t able to induce such an effect. Other protocols need to be tested.This work highlighted an anti-tumoral effect of FKN in this murine model of bone metastasis of lung cancer and identified the underlying mechanisms. It pointed out new therapeutics associations options based on the anti-tumoral implication of LB, and pro-tumoral action of LTreg.