Caractérisation des mécanismes de résistance aux inhibiteurs de points de contrôle de l'immunité dans les tumeurs déficientes en réparation des mésappariements de l'ADN

Characterizing Resistance Mechanisms to Immune Checkpoint Blockades in Mismatch Repair-Deficient Tumors

• Auteur / Autrice : Laëtitia Nebot-Bral
• Direction : Patricia Kannouche, Nathalie Chaput-Gras
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie
• Date : Soutenance le 14/12/2021
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie, Biologie, Médecine, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Intégrité du génome et cancers (Villejuif, Val-de-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)
• Partenaire(s) de recherche : graduate school : Université Paris-Saclay. Graduate School Life Sciences and Health (2020-....)
• Jury : Président / Présidente : Jean-Luc Perfettini
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Patricia Kannouche, Nathalie Chaput-Gras, Florence Coulet, Olivier Adotevi, Alex Duval
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florence Coulet, Olivier Adotevi

Mots clés

Mots clés contrôlés

Marqueurs biologiques

Granulocytes neutrophiles

Ipilimumab

Immunothérapie

Instabilité des microsatellites

Réparation de mésappariement de l'ADN

Neutrophiles

Anticorps anti-PD1

Cancer

Mots clés libres

Réparation des mésappariements de l’ADN

Immunothérapie

Anti-PD-1

Neutrophiles

Mismatch repair

Immunotherapy

Anti-PD-1

Neutrophils

Résumé

Contexte : Des études cliniques ont mis en évidence l'efficacité d'un traitement anti-PD-1 chez des patients atteints de tumeurs hypermutées déficientes en réparation des mésappariements de l'ADN (DRMM). Cependant, la réponse au traitement par anti-PD-1 est variable chez les patients ayant des tumeurs DRMM, et la cause pour expliquer cette variabilité reste incertaine. Méthodes : Deux lignées cellulaires tumorales de souris inactivées pour le gène MSH2, 4T1 MSH2-/- et CT26 MSH2-/-, ont été générées pour récapituler le phénotype DRMM. Les cellules MSH2-/- ont été passées en série in vitro. La charge mutationnelle ainsi que le nombre d'insertion/délétion de l’ADN a été mesurée par séquençage sur exome entier. Après injection de cellules tumorales MSH2-/- dans des modèles murins, l’efficacité des traitements par anti-PD-1 ou anti-PD-1+ anti-CTLA-4 avec ou non déplétion des neutrophiles (anti-Ly6G) a été évalué. Le volume tumoral ainsi que le microenvironnement tumoral immunitaire et le rapport neutrophiles/lymphocytes sanguins (RNL) ont été déterminés par cytométrie en flux. Le RNL a également été collecté rétrospectivement chez 104 patients diagnostiqués avec des tumeurs DRMM et traités par anti-PD-(L)1. Résultats : Le traitement anti-PD-1 a été efficace dans le modèle CT26 MSH2-/-, alors qu’aucune efficacité n'a été observée dans le 4T1 MSH2-/-, et ce, même dans les tumeurs ultra-mutées 4T1 MSH2-/- (>280 mutations/Megabase). Contrairement au modèle CT26, le modèle 4T1 est caractérisé par une accumulation de neutrophiles. La suppression des neutrophiles avec l'anti-PD-1 ou la combinaison anti-PD-1 + anti-CTLA-4 a restauré la réponse à l'immunothérapie dans le modèle 4T1 MSH2-/-. Étant donné que la combinaison de ces traitements a provoqué une chute des neutrophiles, il est probable que le blocage de CTLA-4 puisse entraver l'accumulation de cette population immunitaire. Nous avons donc calculé le pourcentage de la variation RNL entre deux mois après l’instauration du traitement anti-PD-(L)1 et avant initiation du traitement chez 104 patients. La survie globale médiane n'était pas définie pour le % de variation du RNL < 0 % et 23,13 mois pour les patients avec le % de variation du NLR > 0 % (HRlogrank=0,40 ; IC à 95 % : 0,18-0,91). Conclusion : L'accumulation de neutrophiles est associée à une résistance à la monothérapie anti-PD-1 dans les tumeurs DRMM. La combinaison anti-PD-1 + anti-CTLA-4 pourrait représenter une stratégie efficace chez les patients DRMM présentant une accumulation anormale de neutrophiles.

Background: Clinical studies have highlighted the efficacy of anti-PD-1 treatment in patients with hypermutated tumors deficient in DNA mismatch repair (MMRD). However, the responsiveness of MMRD tumors to anti-PD-1 treatment is variable, and the cause to explain this variability remains unclear. Methods: Two mouse tumor cell lines inactivated for MSH2, 4T1MSH2-/- and CT26MSH2-/-, were generated to recapitulate MMRD phenotype. MSH2-/- cells were serially passaged in vitro to increase insertion/deletion mutational load which was assessed longitudinally by whole exome sequencing. Mice bearing MSH2-/- tumor cells were then treated with anti-PD-1 or anti-PD-1 + anti-CTLA-4 plus or minus neutrophil depletion using the anti-Ly6G-depleting antibody. Tumor volume was monitored and immune tumor microenvironments as well as blood neutrophil to lymphocyte ratio (NLR) were determined by flow cytometry. NLR was also evaluated retrospectively in 104 patients diagnosed with MMRD tumors and treated with anti-PD-(L)1. Results: While anti-PD-1 treatment was effective in the CT26MSH2-/- model, no efficacy was observed in the 4T1MSH2-/- even in ultra-mutated 4T1MSH2-/- tumors (>280 mutations/Megabase). Unlike the CT26 model, 4T1 model is characterized by an accumulation of neutrophils. Neutrophils depletion with anti-PD-1 or the combination anti-PD-1 + anti-CTLA-4 restored the response to immunotherapy in 4T1MSH2-/- model. Given that the combination treatment was accompanied by a decrease in neutrophils, it is likely that CTLA-4 blockade may hamper the accumulation of neutrophils. Consistent with this, we calculated the percentage of the NLR variation between baseline and two months after anti-PD-(L)1 initiation in 104 patients. Median overall survival was undefined for %NLRvariation <0% and 23.13 months for patients with %NLRvariation >0% (HRlogrank=0.40; 95%IC: 0.18-0.91). Conclusion: Accumulation of neutrophils is associated with resistance to anti-PD-1 monotherapy in MMRD tumors. We propose that anti-PD-1 + anti-CTLA-4 combination may represent an effective strategy in patients with abnormal neutrophil accumulation.