Les cellules lymphocytaires innées dans l’immunosurveillance des tumeurs métastatiques

Metastatic tumors immunosurveillance by innate lymphoid cells

• Auteur / Autrice : Louise Rethacker
• Direction : Anne Caignard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biothérapies et biotechnologies
• Date : Soutenance le 23/04/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecotaxie, microenvironnement et développement lymphocytaire. Paris
• Jury : Président / Présidente : Vincent Vieillard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Eric Tartour
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Véronique Braud, Camilla Jandus

Mots clés

Mots clés contrôlés

Surveillance immunologique

thérapie

Tumeurs du sein

Noeuds lymphatiques

Cellules tueuses naturelles

Immunothérapie anticancéreuse

Cellules lymphoïdes innées

Mots clés libres

Cellules lymphocytaires innées (ILC)

Innate lymphoid cells (ILC)

NK cells

Cancer

Immunotherapy

Lymph node

Résumé

Les cellules lymphocytaires innées (ILC) sont des effecteurs de l’immunité innée et jouent un rôle important dans la régulation de la réponse immunitaire. Les cellules NK (ILC1 cytotoxiques) sont connues pour leurs capacités anti-tumorales. La réponse des ILC auxiliaires (ILC1, ILC2 et ILC3) face à la tumeur est encore peu décrite chez l’Homme. Par leur résidence tissulaire, les ILC auxiliaires pourraient jouer un rôle important dans la réponse immunitaire face au cancer. Le développement des thérapies ciblées et des immunothérapies a révolutionné les traitements de nombreux cancers. Les traitements actuels sont « personnalisés », adaptés au profil mutationnel du patient et à la qualité du microenvironnement tumoral. Ces traitements entraînent des réponses rapides et efficaces dans la plupart des cas. Cependant, des mécanismes de résistances sont fréquents, entraînant la rechute de la maladie. Les mécanismes de résistance sont encore mal connus. Les approches actuelles combinent des thérapies ciblant les anomalies spécifiques de la tumeur et un contournement de l’immunosuppression pour restaurer une immunité anti-tumorale effective. Mon projet de thèse s’inscrit dans cette problématique à travers deux projets : un projet de recherche translationnelle pour analyser l’impact de la résistance aux thérapies ciblées sur l’immunogénicité NK et un projet plus exploratoire qui vise à définir le rôle des cellules lymphoïdes innées (ILC) ganglionnaire dans l’immunosurveillance tumorale. Le premier projet est centré sur l’étude des ILC cytotoxiques, les cellules NK, et leurs interactions avec les cellules tumorales de mélanome résistantes aux thérapies ciblées, dirigées contre les tyrosines kinases BRAF (Vemurafenib) et MEK (Cobimetinib). Nous avons montré que les cellules résistantes étaient plus sensibles à la lyse par les cellules NK due à des modifications de leur phénotype. L’induction de la résistance induit notamment une augmentation de l’expression des ligands de NKG2D, MICA et ULBP2, qui est impliqué dans l’activation des fonctions NK par les cellules de mélanome. Nous avons également observé une modification de la sensibilité à l’apoptose induite par les récepteurs à domaine de mort. Cette étude démontre donc l’utilité d’une immunothérapie basée sur les cellules NK en combinaison avec des inhibiteurs de BRAF et MEK. Nous nous sommes ensuite intéressés aux rôles des ILC dans l’immunosurveillance des métastases ganglionnaires du cancer du sein. Ce travail nous a permis d’identifier une population CD127+CD56+ « ILC3-like », identifiée comme précurseur ILC, diminuée dans les ganglions métastatiques par rapport à des ganglions sains, au profit des cellules NK. Bien que présentant un profil transcriptomique activé, nous observons une diminution de l’expression des NCRs à la surface des cellules NK dans les ganglions métastatiques, suggérant une diminution de ces récepteurs après contact avec les cellules tumorales. Pour les ILC3, nous observons une augmentation de la production de TNFα, qui dans un contexte de cancer du sein, pourrait participer à la progression tumorale. Cette étude montre l’importance des ILC3 et des cellules NK dans l’immunosurveillance tumorale dans le ganglion. D’un côté, les ILC3 semblent avoir des effets pro-tumoraux, il faudrait donc envisager de bloquer cette population, et d’un autre côté les cellules NK semblent altérées, il faudrait donc les réactiver. Les immunothérapies ciblant les ILC devraient donc être considérées dans les cas d’invasion ganglionnaire dans le cancer du sein.

Innate lymphoid cells (ILCs) are effectors of innate immunity and play an important role in the regulation of the immune response. NK cells (cytotoxic ILC1) are known for their anti-tumor functions. The immune response of helper-type ILCs (hILC) (ILC1, ILC2 and ILC3) against the tumor is still poorly described in Humans. By their tissue residency, hILCs could play an important role in the immune response to cancer. The development of targeted therapies and immunotherapies has revolutionized the treatment of many cancers. Current therapies are “personalized”, adapted to the mutational profile of the patient and to the quality of the tumor microenvironment. These treatments result in rapid and effective responses in most of the cases. However, resistance mechanisms are frequent, leading to relapses. The mechanisms of resistance are still poorly understood. Current approaches combine therapies targeting specific tumor abnormalities and bypassing immunosuppression to restore effective anti-tumor immunity. My thesis project attempts to address this issue through two projects: a translational research project to analyze the impact of resistance to targeted therapies on NK immunogenicity and a more exploratory project which aims to define the role of lymph node (LN) ILC in tumor immunosurveillance. The first project focuses on the study of cytotoxic ILCs, NK cells, and their interactions with melanoma cells resistant to targeted therapies, directed against the BRAF (Vemurafenib) and MEK (Cobimetinib) tyrosine kinases. We showed that resistant melanoma cells were more sensitive to NK cell lysis due to changes in their phenotype. Resistance notably induces an increase of the expression of the ligands of NKG2D, MICA and ULBP2, which is involved in the activation of NK functions by melanoma cells. We also observed a change in the sensitivity to apoptosis induced by death domain receptors. This study therefore demonstrates the utility of NK cell based immunotherapy in combination with BRAF and MEK inhibitors. We then studied the role of ILCs in the immunosurveillance of lymph node metastases in breast cancer. This work allowed us to identify a CD127+CD56+ ILC3-like cells, identified as an ILC precursor, reduced in metastatic LN compared to healthy LN, in favor of NK cells. Although showing an activated transcriptomic profile, we observe a decrease in the expression of NCRs at the surface of NK cells in metastatic LN, suggesting a decrease in these receptors after contact with tumor cells. For ILC3, we observe an increase in the production of TNFα, which in the context of breast cancer, could participate in tumor progression. This study shows the importance of ILC3 and NK cells in tumor immunosurveillance in the LN. On one hand, ILC3s seem to have pro-tumor effects, so we should consider blocking this population, and on the other hand, NK cells seem to be altered, so they should be reactivated. Immunotherapies targeting ILCs should therefore be considered in cases of LN invasion in breast cancer.