Etude de CD160, récepteur activateur des cellules NK dans le mélanome : une potentielle cible thérapeutique à l'ère de l'immunothérapie ?

Study of CD160, a NK cells activating receptor in melanoma : a potential therapeutic target in the era of immunotherapy

• Auteur / Autrice : Marie-Léa Gauci
• Direction : Anne Marie-Cardine
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biothérapies et biotechnologies
• Date : Soutenance le 27/09/2021
• Etablissement(s) : Université Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Hématologie, oncogenèse et biothérapies (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Immunologie humaine, physiopathologie & immunothérapie (Paris)
• Jury : Président / Présidente : Céleste Lebbé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Céleste Lebbé, Nicolas Ortonne, Jérôme Thiery
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Nicolas Ortonne, Jérôme Thiery

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antigènes CD

Cellules NK

Immunothérapie

Mélanome

Mots clés libres

Mélanome

Immunothérapie

Lymphocytes NK

CD160

Melanoma

Immunotherapy

NK lymphocytes

CD160

Résumé

Le mélanome est responsable de 90% des décès par cancer cutané. Bien qu'il ne soit pas le cancer cutané le plus fréquent, son pronostic aux stades avancés reste sombre. Les avancées thérapeutiques majeures des 10 dernières années ont cependant permis une amélioration considérable du pronostic des patients traités, avec le développement de thérapies ciblées (inhibiteurs de BRAF ou MEK) et de l'immunothérapie (anticorps anti-CTLA-4 ou anti-PD-1). Cependant, la tumeur constitue un microenvironnement immunosuppresseur empêchant, chez 40 à 70% des patients, l'efficacité de ces thérapies et chez 65% des répondeurs, l'apparition de résistances secondaires. Notre travail a porté sur l'étude de CD160, un récepteur activateur des lymphocytes NK, dans le contexte du mélanome. Trois formes de CD160 ont été décrites: 1) la forme GPI, dont l'expression est constitutive, impliquée dans l'initiation de l'activité cytotoxique, 2) la forme transmembranaire (TM), néo-synthétisée lors de l'activation cellulaire, qui permet l'amplification des fonctions cytotoxiques et 3) la forme soluble (sCD160), générée par clivage de la forme GPI, qui présente une activité immuno-suppressive. Dans une première partie, nous avons étudié l'expression de CD160 par les cellules de mélanome et son rôle dans ce contexte tumoral. Nous avons démontré que les cellules de mélanome expriment l'isoforme GPI de CD160 et relarguent de façon constitutive sa forme soluble (sCD160) dans l'environnement tumoral. Cette forme soluble s'est révélée capable d'inhiber l'activité cytotoxique des lymphocytes NK. De plus, une présence sérique de sCD160 a été retrouvée chez les patients atteints d'un mélanome, associée à une plus grande dissémination tumorale (nombre de sites métastatiques élevés). Ces résultats sont en faveur d'un rôle de sCD160 dans les mécanismes conduisant à une inhibition de la réponse et de la surveillance anti-tumorales dans le contexte du mélanome. De plus, la présence sérique de sCD160 chez les patients pourrait constituer un marqueur pronostique péjoratif. Dans une seconde partie, nous avons analysé l'expression de ce récepteur, notamment de l'isoforme CD160-TM, dans la population NK du sang périphérique de patients atteints d'un mélanome avancé et traités par thérapie ciblée ou immunothérapie. Nous avons retrouvé des altérations phénotypiques des cellules NK telles que la diminution d'expression de NKG2D ou NKp30. De façon inattendue, bien que les lymphocytes NK des patients présentent un phénotype activé, nous avons constaté une diminution de l'expression de CD160-TM à leur surface. En accord avec cette observation, la réalisation de tests de cytotoxicité n'a pas permis de mettre en évidence une amplification de l'activité cytotoxique anti-tumorale des lymphocytes NK lors de l'engagement du récepteur CD160-TM avec un anticorps spécifique. En conclusion, nos résultats ont permis d'identifier sCD160 comme nouvelle molécule immunosuppressive dans le mélanome et d'apporter une première caractérisation de CD160-TM dans un contexte tumoral. Une expression altérée de CD160-TM chez les patients en cours de traitement ayant été observée, l'inclusion de patients naïfs de tout traitement serait nécessaire pour définitivement invalider l'utilisation d'un anticorps anti-CD160-TM à visée thérapeutique.

Melanoma is responsible for 90% of skin cancer-related deaths. Although it is not the most common skin cancer, its prognosis in advanced stages remains poor. However, major therapeutic advances over the past 10 years have led to a considerable improvement in the prognosis of treated patients, with the development of targeted therapies (BRAF or MEK inhibitors) and immunotherapy (anti-CTLA-4 or anti-PD-1 antibodies). However, the tumor constitutes an immunosuppressive microenvironment that prevents the efficacy of these therapies in 40 to 70% of patients and the development of secondary resistance in 65% of responders. Our work focused on the study of CD160, an activating NK cell receptor, in melanoma. Three forms of CD160 have been described: 1) the GPI isoform, whose expression is constitutive, involved in the initiation of the NK cell cytotoxic activity, 2) the transmembrane (TM) isoform, neo-synthesized during cell activation, which allows the amplification of NK cells cytotoxic functions and 3) the soluble form of CD160 (sCD160), generated after cleavage of the GPI isoform, which presents an immuno-suppressive activity. In a first part, we studied the expression of CD160 by melanoma cells and its role in this tumor context. We demonstrated that melanoma cells express the GPI isoform of CD160 and constitutively release its soluble form (sCD160) into the tumor environment. This soluble form was shown to inhibit the cytotoxic activity of NK cells. In addition, sCD160 was found in the serum of melanoma patients and associated with increased tumor dissemination (higher number of metastatic sites). These results support a role for sCD160 in the mechanisms leading to the inhibition of anti-tumor response and immune surveillance in melanoma. In addition, the presence of seric sCD160 in patients may be a negative prognostic marker. In a second part, we analyzed the expression of CD160-TM and major NK cell receptors in the peripheral blood NK cell population of patients with advanced melanoma treated with targeted therapy or immunotherapy. We confirmed phenotypic alterations of NK cells such as a decreased expression of NKG2D or NKp30. Unexpectedly, although the patients' NK cells showed an activated phenotype, we observed a decreased CD160-TM expression at their surface. Consistent with this observation, cytotoxicity assays failed to demonstrate an amplification of NK cell anti-tumor cytotoxic activity upon engagement of the CD160-TM receptor with a specific antibody. In conclusion, our results identified sCD160 as a novel immunosuppressive molecule in melanoma and provided a first characterization of CD160-TM in a tumor setting. As an altered expression of CD160-TM in patients undergoing treatment was observed, the inclusion of treatment-naive patients would be necessary to definitively invalidate the use of an anti-CD160-TM antibody for therapeutic purposes.