Expression contrôlée d’un gène thérapeutique dans les lymphocytes T pour une utilisation en immunothérapie cellulaire

Controlled expression of a therapeutic gene in T cells for use in cellular immunotherapy

• Auteur / Autrice : Aurore Dougé
• Direction : Alain Bruhat, Paul-Olivier Rouzaire
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Soutenance le 30/11/2022
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Unité de nutrition humaine (Clermont-Ferrand)
• Jury : Président / Présidente : Marie-Thérèse Rubio
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Françoise Degoul, Jacques-Olivier Bay
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Florence Sabatier-Malaterre, Marina Deschamps, Iban Seiliez

Mots clés

Mots clés contrôlés

Lymphocytes T

Immunothérapie anticancéreuse

Mots clés libres

Immunothérapie cellulaire

Allo-CSH

Expression transitoire d’un transgène

Voie GCN2-ATF4

Carence en acides aminés indispensables

IL-10

GvH

CAR-T

Cellular immunotherapy

Allo-HSCT

Transient expression of a transgene

GCN2-ATF4 pathway

Essential amino acid deficiency

IL-10

GvH

CAR-T cells

Résumé

L’immunothérapie cellulaire est actuellement en pleine expansion en cancérologie, comprenant par exemple l’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques ou encore l’injection de cellules CAR-T (Chimeric Antigen Receptor-T), plus récemment introduite. Ces deux stratégies de thérapie cellulaire sont certes efficaces, mais il existe à ce jour de nombreuses difficultés pour contrôler les cellules une fois réinjectées au malade, soit pour majorer leur action thérapeutique, soit pour limiter leur toxicité. Nous nous sommes ainsi intéressés à la technologie NUTRIREG, qui utilise les propriétés de la voie de signalisation GCN2-ATF4 pour induire l’expression transitoire d’un transgène suite à la consommation d’un régime carencé en un Acide Aminé Indispensable (AAI). Les objectifs de ce travail étaient (i) de décrire les conditions optimales d’activation de la voie GCN2-ATF4 par une carence en un AAI dans les Lymphocytes T (LT) humains, puis (ii) d’établir une preuve de concept in vitro de la fonctionnalité de NUTRIREG dans ce type cellulaire, et enfin (iii) d’évaluer la fonctionnalité de cette technologie innovante dans des LT humains injectés chez la souris. Nous avons ainsi démontré que la voie GCN2-ATF4 peut être induite par une carence en AAI, dès 4 heures de carence, et ce quel que soit l’AAI manquant. Cette induction de la voie nécessite cependant que le LT soit activé. Nous avons ensuite démontré qu’il est possible de contrôler l’expression d’un gène rapporteur ou d’un gène à orientation thérapeutique tel que l’IL-10 dans des LT humains in vitro, permettant pour ce dernier d’orienter la différenciation du LT vers un phénotype régulateur Tr1. Enfin, nous avons démontré qu’il est possible d’induire l’expression du transgène IL-10 sous la dépendance de NUTRIREG dans des LT humains injectés à des souris immunodéficientes. Ces premières preuves de concept de la fonctionnalité de la technologie NUTRIREG dans les lymphocytes T humains ouvrent la voie vers de nombreuses stratégies préventives ou curatives dans le domaine de l’immunothérapie cellulaire.

Cellular immunotherapy is currently expanding in oncology, including allogeneic stem cell transplantation or more recently CAR-T (Chimeric Antigen Receptor-T) cells therapy. These two strategies are effective, but there are many difficulties to date in controlling the cells once reinjected into the patient, either to increase their therapeutic action or to limit their toxicity. In this context, we have deepened the use of the NUTRIREG technology, that exploits the physiological GCN2-ATF4 signaling pathway to induce a transgene transient expression after the consumption of a diet deficient in an Essential Amino Acid (EAA). The objectives of this work were (i) to describe the optimal conditions for induction of the GCN2-ATF4 pathway in response to a deprivation of an EAA in human T cells, (ii) to establish an in vitro proof of concept of the functionality of NUTRIREG in this cell type, and (iii) to evaluate the functionality of this innovative technology in human T cells injected in mice. We demonstrated that GCN2-ATF4 pathway can be induced by EAA deprivation, as early as 4 hours after deprivation, regardless of the missing EAA. However, this induction requires T cell activation. We then demonstrated that it is possible to control in vitro the expression of a reporter gene or a gene of therapeutic interest such as IL-10 in human T cells, this latter being able to shape the T cell differentiation towards a Tr1 regulatory phenotype. Finally, we demonstrated that it is possible to induce the expression of the IL-10 transgene under the dependence of NUTRIREG in human T cells injected to immunodeficient mice. These first proofs of concept of the functionality of the NUTRIREG technology in human T cells open the way to numerous preventive or curative strategies in the field of cellular immunotherapy.