Les lymphocytes T CD8 innés et immunosurveillance antitumorale : application au modèle de la leucémie myéloïde chronique

par Émilie Cayssials

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la Biologie

Sous la direction de André Herbelin et de Jean-Marc Gombert.

Soutenue le 11-12-2020

à Poitiers , dans le cadre de École doctorale Sciences Biologiques et Santé (Limoges) , en partenariat avec Ischémie reperfusion en transplantation d’organes mécanismes et innovations thérapeutiques - IRTOMIT (Poitiers) (laboratoire) , Université de Poitiers. UFR de médecine et de pharmacie (faculte) et de Ischémie Reperfusion en Transplantation d’Organes Mécanismes et Innovations Thérapeutiques / IRTOMIT (laboratoire) .

Le président du jury était Nicolas Bourmeyster.

Le jury était composé de André Herbelin, Jean-Marc Gombert, Philippe Rousselot, AnaÏs Levescot.

Les rapporteurs étaient Emmanuel Scotet, Christophe Paget.


  • Résumé

    Nous avons récemment identifié chez l’Homme une nouvelle sous population lymphocytaire T constituée par les lymphocytes T (LT) CD8 innés. Ils possèdent un TCRαβ, expriment le facteur de transcription Eomesodermine, les récepteurs membranaires KIR/NKG2A et sont dotés de fonctions de type « Natural Killer » (NK-like). Leurs caractéristiques phénotypiques et fonctionnelles sont compatibles avec leur définition comme potentiel équivalent humain des LT CD8 « innate memory » décrits chez la souris, dont la génération dépend de la sécrétion de l’IL-4 par les LT exprimant le facteur de transcription « promyelocytic leukemia zinc finger protein » (PLZF), notamment les lymphocytes « invariant Natural Killer T » (iNKT). Nous avons pris appui sur le modèle physiopathologique de la leucémie myéloïde chronique (LMC) pour tester l’implication potentielle des LT CD8 innés dans l’immunosurveillance antitumorale chez l’Homme. Ce choix repose sur le fait qu’en matière de cancers, la LMC constitue un modèle d’étude du rôle du système immunitaire, comme l’attestent les données de la littérature documentant que les lymphocytes sont capables de contrôler la maladie.La LMC est une hémopathie maligne de la famille des syndromes myéloprolifératifs qui résulte de la formation d’un gène chimérique BCR-ABL1, lequel est responsable de l’expression d’une protéine dont l’activité tyrosine kinase est dérégulée. Le traitement de la LMC repose sur une thérapie ciblée non curative : les inhibiteurs de tyrosine kinase (ITK) dont le chef de file est l’imatinib. Nous avons précédemment montré que les lymphocytes iNKT, une sous population T innée dont l’implication dans l’immunosurveillance antitumorale est clairement établie chez l’Homme et la Souris, sont anergiques chez les patients en LMC au diagnostic de la maladie. Leur défaillance fonctionnelle, notamment en termes de sécrétion d’IL-4, est corrigée chez les patients obtenant une rémission cytogénétique complète sous traitement par imatinib. Tout comme pour les lymphocytes iNKT, nos résultats montrent au diagnostic de la maladie un déficit numérique profond des LT CD8 innés, auquel s’ajoute une altération sévère de leurs fonctions NK-like (capacité de sécrétion d’IFN-γ en réponse à une combinaison de cytokines pro-inflammatoires IL-12+IL-18 et de cytotoxicité via CD16). De manière intéressante, nous avons observé chez les patients traités par imatinib et en rémission moléculaire majeure (RMM), une restauration numérique et fonctionnelle partielle en termes de sécrétion d’IFN-γ de type inné des LT CD8 innés. Les données collectées chez les témoins sains, les patients au diagnostic de la maladie et en RMM sous ITK, en mettant en évidence une association entre la fréquence des lymphocytes iNKT et celle des LT CD8 innés, renforcent l’hypothèse de l’existence chez l’Homme, à l’instar de chez la Souris, d’un axe iNKT/ LT CD8 innés. Pour éprouver notre hypothèse que les LT CD8 innés participent au contrôle de la LMC, nous avons analysé leur statut chez des patients en rémission prolongée après arrêt de leur ITK en dépit de la persistance d’une maladie résiduelle tumorale. Chez ces patients, un taux significativement plus élevé de LT CD8 innés est mis en évidence comparativement aux patients en RMM sous ITK et aux témoins sains. Leurs capacités fonctionnelles sont, de plus, restaurées de manière complète en référence aux sujets sains. L’ensemble de ces résultats qui plaide en faveur d’une implication des LT CD8 innés dans l’immunité anti-leucémique au cours de la LMC, nous conduits à émettre l’hypothèse qu’ils pourraient constituer un biomarqueur potentiel du succès d’arrêt du traitement par ITK dans la LMC et nous encouragent à explorer des stratégies d’immunothérapie antitumorale visant à valoriser leurs propriétés fonctionnelles.

  • Titre traduit

    Innate CD8 T-cells and cancer immunosurveillance applied to chronic myeloid leukemia


  • Résumé

    We have recently identified a new subset of innate T cells in humans, which we have termed « innate CD8 T-cells ». These cells express TCRαβ along with the transcription factor Eomesodermine (Eomes) and KIR/NKG2A membrane receptors. Innate CD8 T-cells share functional and phenotypic features with “innate memory” CD8 T-cells discovered in mice in the early 2000s. The development of these cells depends on the secretion of IL-4 by the T cells expressing the transcription factor Promyelocytic Leukemia Zinc Finger (PLZF), and particularly iNKT, also called « invariant Natural Killer T-cells ». We have used the physiopathological model of chronic myeloid leukemia (CML) to study the potential role of innate CD8 T -cells in anticancer immunity in humans. Indeed, CML is considered to be one of the cancers most sensitive to immunological manipulation. CML is a malignant hemopathy that belongs to the family of myeloproliferative neoplasms characterized by the presence of the BCR-ABL1 oncogene. This oncogene is responsible for expression of the oncoprotein BCR-ABL with deregulated tyrosine kinase activity. Tyrosine kinase inhibitors (TKI) represent the standard of care for CML patients, of which the first in class was Imatinib. This targeted therapy has dramatically improved outcomes CML patients' outcomes, but they cannot achieve a cure. We previously reported that iNKT lymphocytes, a sub-population of innate T cells of which the implication into anti-tumoral immunosurveillance has been clearly demonstrated in human and in mouse models, are anergic in CML patients at diagnosis. Although these cells are functionally impaired, particularly in terms of IL-4 secretion, we have shown that their functional deficiencies are totally restored in CML patients in complete cytogenetic remission upon Imatinib therapy. Similarly to the iNKT lymphocytes, we presently show a major defect in the innate CD8 T-cells during the chronic phase in CML patients compared to those of healthy donors (HD) or patients in major molecular remission (MMR). This numerical defect is associated with a loss of NK-like functions (interferon-γ expression after innate stimulation by IL-12+IL-18 cytokines and with a loss of degranulation after stimulation via CD16). Interestingly, we have observed in patients in MMR under Imatinib a numeric and functional restoration that is at least partial, in terms of interferon-γ secretion after innate stimulation, of the innate CD8 T-cells. In analysis of cohorts of HD, CML patients at diagnosis and those in MMR under TKI, we have observed a correlation between Eomes expression by innate T CD8 T-cells and PLZF expression by iNKT cells. This finding underscores a possible dynamic process of generation of innate CD8 T-cells in humans that would depend on iNKT cells, as is the case in mice. To test the hypothesis that innate CD8 T-cells contribute to the control of CML, we have analyzed their status in a cohort of CML patients who, in spite of a persistent minimal residual disease, had maintained remission (MMR) more than two years after TKI discontinuation. In these patients, we demonstrate a dramatic increase of functional active innate CD8 T-cells as compared to HD and patients in MMR under TKI. All in all, these results underscore the major role of innate CD8 T-cells in anti-leukemic immunity during CML disease. We believe and we will test the hypothesis that the numeric and functional restoration of this subset might constitute a potential biomarker of successful TKI cessation in CML. We will also investigate whether innate CD8 T-cells could be a target for immunotherapy-based strategy.


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