Etude de l'axe angiopoéïtine-2 et cellules myéloïdes suppressives exprimant TIE2 dans l'échappement tumoral et la résistance aux immunothérapies anti-PD1/PD-L1

Study of the angiopoietin-2 axis and myeloid-derived suppressor cells expressing TIE-2 in tumor escape and resistance to anti-PD1/PD-L1 immunotherapies

• Auteur / Autrice : Amélie Marguier
• Direction : Olivier Adotevi, Caroline Laheurte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Médecine, cancérologie, génétique, hématologie, immunologie
• Date : Soutenance le 25/09/2023
• Etablissement(s) : Bourgogne Franche-Comté
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Interactions hôte-greffon-tumeur- ingénierie cellulaire et génique - UFC / HOTE GREFFON
• Partenaire(s) de recherche : Site de préparation : Université de Franche-Comté
• Jury : Président / Présidente : Nicolas Larmonier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gilles Pagès
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Christine Ménétrier-Caux, Pascale Jeannin

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évaluation de la réponse des tumeurs solides aux traitements

Cellules myéloïdes suppressives

Résistance à l'immunothérapie

Récepteur TIE-2

Anticorps anti-PD1

Cancer

Lymphocytes T

Angiopoïétine-2

Mots clés libres

Angiopoeïtine-2

M-MDSC-TIE 2

Cancer

Anti-Pd1

Angiopoeitin-2

Résumé

Résumé : Les immunothérapies ont révolutionné la prise en charge du cancer. Depuis l’arrivée des anti-CTLA-4 et anti-PD-(L)1, de nombreux anticorps ciblant les checkpoints immunitaires (ICI) ont été testés. Seulement, le taux de réponse chez le patient reste assez faible à cause de divers mécanismes de résistances décrits dont la présence de cellules immunosuppressives telles que les lymphocytes T régulateurs et les cellules suppressives dérivées des myéloïdes (MDSC). Au cours de cette thèse nous avons voulu dans un premier temps confirmer la présence et le rôle pronostique des M-MDSC TIE-2+ chez des patients atteints d’un mélanome. En effet ; l’équipe a décrit un nouveau sous-ensemble de M-MDSC exprimant TIE2, un récepteur du facteur pro-angiogénique : l'angiopoïetine 2 (ANGPT2) chez des patients atteints d’un cancer bronchique. Ils avaient ainsi montré que l'ANGPT2 sensibilisait les M-MDSC-TIE-2 pour supprimer les réponses des lymphocytes T antitumoraux.Ainsi, dans un premier travail nous avons pu montré la présence d’un taux élevé de M-MDSC TIE-2 chez les patients atteints de mélanomes. Ce taux est également associé au stade de la tumeur: le taux est plus élevé dans les stades avancés par rapport aux stades localisés. Des résultats similaires ont été observés avec l’ANGPT2. Nous avons également montré une corrélation inverse entre les taux de M-MDSC TIE-2 et d’ANGPT2 et la qualité de la réponse antitumorale CD4 Th1. Une analyse du phénotype a montré que les M-MDSC TIE-2 surexpriment d’avantage le PD-L1, le CD73, le TGF-β et l’IL-10, et ce phénotype est favorisé par l’ANGPT2. In vitro, nos expériences ont également montré que l’inhibition des réponse CD4 Th1 antitumorales était dépendant de la signalisation de TIE-2 puisque l’ajout d’un inhibiteur de TIE-2, tel que le rebastinib et le régorafénib permet de restaurer cette réponse. De plus, nous avons montré que l’axe ANGPT2/M-MDSC TIE-2 est associé à un mauvais pronostic et à une absence de réponse aux traitment anti-PD1 dans le mélanome. En effet alors que tous les patients ANGPT2Low/ M-MDSC TIE-2Low répondent à l’immunothérapie (8/8), seulement 11% (1/9) ANGPT2High/ M-MDSC TIE-2high y répondent.Une analyse transcriptomique sur les M-MDSC TIE-2 dans un contexte ANGPT2Low/ M-MDSC TIE-2Low vs ANGPT2High/ M-MDSC TIE-2high a montré une signature différente. En effet dans un contexte ANGPT2High/ M-MDSC TIE-2high, les M-MDSC TIE-2 ont une signature transcriptomique associées à l’immunosuppression, l’angiogenèse et l’évasion tumorale. Ces résultats suggèrent donc que les M-MDSC TIE-2 sont impliqué dans la résistance aux anti-PD1.En conclusion, lors de cette thèse nous avons pu étudier l’impact des cellules immunosuppressives sur l’échappement tumorale et la résistance aux traitements. Les résultats suggèrent d’une part que l’axe ANGPT2/ M-MDSC TIE-2 est impliqué dans la résistance à l’anti-PD1 dans le mélanome. Le monitoring de la réponse CD4 Th1 anti-TERT et Treg PDhigh permettrait de prédire la réponse aux ICI et de proposer chez les patients qui perdent la réponse Th1 anti-TERT un traitement bloquant les Treg PDhigh tel que l' anti-CTLA-4

Immunotherapies have revolutionized cancer treatment. Since the arrival of anti-CTLA-4 and anti-PD-(L)1, numerous antibodies targeting immune checkpoints (ICI) have been tested. However, the response rate in patients remains rather low due to various resistance mechanisms described, including the presence of immunosuppressive cells such as regulatory T lymphocytes and myeloid-derived suppressor cells (MDSC). In the course of this thesis, we set out to confirm the presence and prognostic role of TIE-2+ MDSCs in melanoma patients. Indeed, the team described a new subset of M-MDSCs expressing TIE2, a receptor for the pro-angiogenic factor angiopoietin 2 (ANGPT2) in patients with non-small cell lung cancer. They showed that ANGPT2 sensitized M-MDSC-TIE-2 to suppress antitumor T cell responses.Thus, in the first work, we have shown the presence of a high level of M-MDSC TIE-2 in melanoma patients. This rate is also associated with the tumor stage: the rate is higher in advanced stages than in localized stages. Similar results were observed with ANGPT2 level. We also showed an inverse correlation between M-MDSC TIE-2 and ANGPT2 levels, and the quality of the CD4 Th1 antitumor response. Phenotype analysis showed that TIE-2 M-MDSC overexpress PD-L1, CD73, TGF-β, and IL-10, and this phenotype is enhanced by ANGPT2. In vitro, our experiments also showed that the inhibition of antitumor CD4 Th1 responses was dependent on TIE-2 signaling, since the addition of a TIE-2 inhibitor, such as rebastinib and regorafenib, restored this response. Furthermore, we have shown that the ANGPT2/M-MDSC TIE-2 axis is associated with poor prognosis and lack of response to anti-PD1 therapies in melanoma. While all ANGPT2Low/ M-MDSC TIE-2Low patients respond to immunotherapy (8/8), only 11% (1/9) ANGPT2High/ M-MDSC TIE-2High respond. Transcriptomic analysis of M-MDSC TIE-2 in ANGPT2Low/ M-MDSC TIE-2Low vsANGPT2High/ M-MDSC TIE-2High showed a different signature. In the ANGPT2High/ M-MDSC TIE-2High context, M-MDSC TIE-2 had a transcriptomic signature associated with immunosuppression, angiogenesis, and tumor escape. These results, therefore, suggest that TIE-2 M-MDSC are involved in anti-PD1 resistance.The aim of the second study was to assess the involvement of the anti-TERT CD4 Th1 response in ICI efficacy. CD4 Th1 anti-TERT response is prognostic in several cancers and predictive of response to ICI. We showed that patients who increased their anti-tumor response under treatment were associated with a good prognosis. Conversely, analysis of the mechanisms of this decrease or loss of circulating CD4 Th1 response identified a role for a PD1high Treg subpopulation. This PDhigh Treg population was amplified in patients with a decreased or lost CD4 Th1 response to anti-TERT, compared with the group that increased this response after anti-PD-1. These TregPD1high also overexpress CTLA-4, ICOS and GITR, suggesting a highly immunosuppressive role. Thus, treatment with an anti-CTLA-4 was capable of restoring, in vitro, the CD4 Th1 anti-TERT response in patients who had initially lost it on anti-PD1 therapy. These data could explain the poor prognosis associated with the presence of circulating Treg-PD1high.In conclusion, this thesis enabled us to study the impact of immunosuppressive cells on tumor escape and treatment resistance. The results suggest that the ANGPT2/ M-MDSC TIE-2 axis is involved in anti-PD1 resistance in melanoma. Monitoring of the CD4 Th1 anti-TERT and Treg PDhigh response would enable us to predict response to ICIs, and to offer patients who lose their Th1 anti-TERT response a treatment that blocks Treg