Bloquer le TNF en combinaison avec les inhibiteurs de point de contrôle immunitaire pour traiter le mélanome avancé

Blocking TNF in combination with immune checkpoint inhibitors to treat advanced melanoma

• Auteur / Autrice : Mathieu Virazels
• Direction : Bruno Ségui, Céline Colacios
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Cancérologie
• Date : Soutenance le 25/10/2023
• Etablissement(s) : Toulouse 3
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de Recherche en Cancérologie de Toulouse (2011-....)
• Jury : Président / Présidente : Maha Ayyoub
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Eric Tartour, Olivier Adotevi, Marie-Alix Poul

Mots clés

Mots clés contrôlés

Médicaments -- Effets secondaires

TNF (cytokines)

Inhibiteurs de points de contrôle immunitaire

Mots clés libres

TNF

Mélanome

Inhibiteurs de point de contrôle immunitaire

TNF

Melanoma

Immune checkpoint inhibitors

Résumé

Les inhibiteurs de point de contrôle immunitaire (ICI) ont révolutionné la prise en charge des patients atteints de mélanome avancé. Cependant la plupart souffrent d'effets indésirables immunologiques et la moitié subissent des effets graves qui nécessitent l'arrêt du traitement et l'administration de médicaments immunosuppresseurs. Les colites réfractaires aux corticostéroïdes peuvent être traitées par infliximab, un anticorps anti-TNF. Mon équipe a démontré que l'inhibition du TNF améliore la survie des souris traitées par anti-PD-1 dans un modèle de mélanome. Ces résultats ont permis à mon équipe d'initier deux essais cliniques : MELANFα, visant à évaluer si l'évolution des taux plasmatiques de TNF permet d'identifier les patients dont le mélanome avancé ne progresse pas sous traitement par ICI ; et TICIMEL, essai de phase Ib visant à évaluer la tolérance de l'inhibition concomitante du TNF (infliximab ou certolizumab), de PD-1(nivolumab) et de CTLA-4 (ipilimumab). Mes objectifs de thèse sont d'évaluer (i) si le TNF est un biomarqueur prédictif de la réponse clinique et une cible thérapeutique chez les patients atteints de mélanome avancé traités par ICI ; (ii) l'impact sur la réponse immunitaire des anti-TNF en combinaison avec les ICI chez les patients et dans des modèles de mélanome murin. Bien que l'évolution du TNF plasmatique ne permette pas de discriminer les patients selon leur réponse, les taux de TNF augmentent dans le plasma des patients traités par ICI. Pendant le traitement, ces taux sont plus importants chez les non répondeurs que chez les répondeurs. Des analyses de séquençage d'ARN sur cellules uniques indiquent une signalisation TNF accrue dans les lymphocytes T circulants chez les non répondeurs en comparaison aux répondeurs. TICIMEL démontre la sureté de l'inhibition concomitante du TNF, de CTLA-4 et de PD-1 pour traiter les patients atteints de mélanome avancé. L'inhibition du TNF n'entrave pas la réponse aux ICI car nous avons observé une activation de la réponse immunitaire périphérique. La combinaison ipilimumab/nivolumab/certolizumab est associée à de meilleurs signaux d'efficacité mais à plus de toxicité que la combinaison ipilimumab/nivolumab/infliximab. Chez la souris, je confirme que l'inhibition du TNF permet d'améliorer l'efficacité de la combinaison anti-PD-1 + anti-CTLA-4 et d'augmenter la survie des souris porteuses d'un mélanome B16-OVA. Elle favorise aussi une mémoire immunologique à long terme dans une expérience de rechallenge. Cette augmentation d'efficacité est associée à une diminution de la proportion de lymphocytes T régulateurs (Treg) et du ratio lymphocytes T CD8/Treg dans la tumeur. Dans le ganglion drainant la tumeur, j'ai observé que le blocage du TNF induit l'augmentation de la proportion de lymphocytes T CD8 et CD4 exprimant Slamf6 et PD-1 par rapport à la combinaison anti-PD-1 + anti-CTLA-4. Ces cellules pourraient correspondre aux lymphocytes précurseurs épuisés dont la prolifération a un impact majeur sur l'efficacité des anti-PD-1. Le séquençage des ARN totaux extraits des tumeurs de souris traitées avec anti-PD-1 + anti-CTLA-4 ± anti-TNF montre que l'inhibition du TNF est associée à des signatures d'activation des lymphocytes T et B et de cytotoxicité leucocytaire. Ainsi, mes résultats de thèse démontrent que, bien que le TNF ne semble pas être un biomarqueur robuste pour prédire la réponse clinique des patients atteints de mélanome avancé traités par ICI, des taux plasmatiques de TNF et une signalisation TNF dans les lymphocytes T circulants sont accrus chez les non répondeurs. [...]

Immune checkpoint inhibitors (ICI) have revolutionized the care of patients with advanced melanoma. However, most suffer from immunological side-effects, and half of them experience severe side-effects requiring treatment discontinuation and immunosuppressive drugs. Adverse events that are refractory to corticosteroids, particularly colitis, require the use of infliximab, an anti-TNF antibody. My team previously showed that blocking TNF improves the survival of mice treated with anti-PD-1 in a mouse melanoma model. These preclinical studies allowed my team to initiate two clinical trials: MELANFα, a prospective translational trial designed to assess whether changes in plasma TNF levels can identify advanced melanoma patients whose disease is not progressing on ICI therapy; and TICIMEL, a phase Ib clinical trial designed to assess the safety of concomitant blockade of TNF (infliximab or certolizumab), PD-1 (nivolumab) and CTLA-4 (ipilimumab). My thesis objectives are to evaluate (i) whether TNF is a predictive biomarker of clinical response and a therapeutic target in patients with advanced melanoma treated with ICI; (ii) the impact on the immune response of anti-TNF in combination with ICI in patients and in mouse melanoma models. Although the evolution of plasma TNF does not precisely discriminate patients according to their response, TNF levels increase in the plasma of patients treated with ICI. During treatment, these levels are higher in non-responders than in responders. Single cell RNA sequencing analyses indicate increased TNF signaling in circulating T cells in non-responders compared to responders. TICIMEL has demonstrated the safety of concomitant inhibition of TNF, CTLA-4 and PD-1 to treat patients with advanced melanoma. Inhibition of TNF does not attenuate the response to ICI as we observed activation of the peripheral immune response. The ipilimumab / nivolumab / certolizumab combination is associated with better efficacy signals but more toxicity than the ipilimumab / nivolumab / infliximab combination. In mice, I have confirmed that TNF blockade improves the efficacy of the anti-PD-1 + anti-CTLA-4 combination and increases the survival of B16-OVA melanoma-bearing mice. It also promotes long-term immunological memory in a rechallenge experiment. This increase in efficacy was associated with a reduction of the proportion of regulatory T cells (Treg) infiltrating the tumor and a decrease in the CD8/Treg ratio in the tumors. In the tumor-draining lymph node, I observed that blocking TNF induces increased proportions of CD8 and CD4 T cells expressing Slamf6 and PD-1 compared with the anti-PD-1 + anti-CTLA-4 combination. These cells may correspond to precursor exhausted T cells whose proliferation has a major impact on the efficacy of anti-PD-1. Sequencing of bulk RNA extracted from tumors of mice treated with anti-PD-1 + anti-CTLA-4 ± anti-TNF shows that TNF blockade is associated with signatures of T and B lymphocyte activation and leukocyte-mediated cytotoxicity. Collectively, my thesis results demonstrate that, although TNF does not appear to be a robust predictive biomarker of clinical response in patients with advanced melanoma treated with ICI, plasma levels of TNF and TNF signaling in circulating T cells are increased in non-responders. Moreover, the inhibition of TNF in combination with anti-PD-1 and anti-CTLA-4 is safe in patients and the clinicobiological activity seems to depend on the nature of the anti-TNF. Such a combination does not impair the peripheral immune response and has the potential to improve survival in patients with advanced melanoma, as it seems to be confirmed in a mouse melanoma model.