Etude de l'effet de la radiochimiothérapie concomitante sur la réponse T spécifique de tumeur dans le sang et le microenvironnement tumoral

Study of the effect of concomitant radiochemotherapy on tumor-specific T responses in the blood and tumor microenvironment

• Auteur / Autrice : Benoît Lecoester
• Direction : Olivier Adotevi, Céline Didelot
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Médecine, cancérologie, génétique, hématologie, immunologie
• Date : Soutenance le 14/12/2023
• 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 et ingénierie cellulaire et tissulaire (Besançon) - Interaction hôte-greffon-tumeur, ingénierie cellulaire et génique
• Partenaire(s) de recherche : Site de préparation : Université de Franche-Comté (1971-2024)
• Jury : Président / Présidente : Vincent Grégoire
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christine Ménétrier-Caux, Christophe Le Tourneau
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Vincent Grégoire, Claire Vanpouille-Box

Mots clés

Mots clés contrôlés

Immunothérapie

Radiochimiothérapie néoadjuvante

Lymphocytes T

Cancer

Immunité

Chimiothérapie anticancéreuse

Mots clés libres

Chimiothérapie

Immunité

Cancer

Combinaison

Lymphocytes

Radiothérapie

Chimiotherapy

Radiotherapy

Résumé

La radiochimiothérapie concomitante (CRT) constitue une combinaison thérapeutique curative utilisée dans plusieurs cancers tels que les cancers bronchiques non à petites cellules (CBNPC), des voies aéro-digestives supérieures, du rectum, ou du col utérin. Le rationnel clinique de l'utilisation de la CRT concomitante repose sur la synergie des effets lésionnels de monothérapies sur la tumeur. Plus récemment, l'association de la CRT et l'immunothérapie adjuvante fut introduite dans la pratique clinique courante afin d'obtenir un effet synergique dans le traitement du CBNPC ou de l'œsophage mais d'autres essais dans différents cancers chez l'Homme ne retrouvent pas de bénéfice clinique. Quelques études ont étudié les mécanismes immunologiques précis impliqués mais ne permettent pas une compréhension exhaustive. Une meilleure compréhension des effets immunologiques impliqués dans la réponse à la CRT est donc nécessaire. L'objectif du premier travail de thèse était d'étudier les signatures et composantes immunitaires induites par la CRT chez l'Homme et la souris pour améliorer l'efficacité des immunothérapies. Nous avons ainsi observé que la CRT induisait un microenvironnement tumoral (MET) plus inflammatoire que la RT néoadjuvante chez des patients atteints d'un cancer du rectum. De plus, nous avons retrouvé l'expression de fortes signatures transcriptomiques en faveur d'une polarisation lymphocytaire TH1 et TRM. Cette activation immunitaire in situ induite par la CRT était corrélée à la réponse histologique. Dans nos modèles murins pulmonaires et colorectaux, la CRT a permis une amélioration du contrôle tumoral sans toutefois induire de réponses complètes. La CRT a induit l'activation et la maturation des DC et mis en place un MET caractérisé par une forte infiltration en LT CD8+ cytotoxiques. L'expression de points de contrôle immunitaire inhibiteurs à des temps précoces après traitement et l'induction de Treg ont également été identifiées comme des mécanismes de résistances lors de la CRT. Ainsi, la combinaison CRT + anti-PD-1 + anti-CTLA-4 a montré son efficacité dans l'induction de réponses complètes et d'une réponse mémoire immunitaire efficace comparativement aux monothérapies (CT ou RT) + immunothérapies. Dans un deuxième travail, nous avons étudié l'évolution de l'immunité adaptive T circulante chez des patients atteints d'un cancer épidermoïde des VADS traité par CRT à base de cisplatine et inclus dans la cohorte prospective i-RTCT. Avant la CRT, 42,5 % et 51,5 % des patients présentaient une réponse T spécifique de TERT et NY-ESO-1, respectivement. Une diminution transitoire de cette réponse a été identifiée pendant la CRT avant un regain et l'apparition de néo-réponses T spécifiques après la fin du traitement. L'analyse par cytométrie en flux de la fonctionnalité des LT a permis d'identifier deux profils immunitaires (immunotypes) avant CRT. Les patients ayant un profil immunitaire avec des LT peu épuisés avant la CRT présentaient un taux de réponses T spécifiques de tumeur significativement augmenté dans le sang. Cet immunotype pré-CRT semblait également être corrélé à une meilleure survie sans progression. Une analyse transcriptomique comparative entre les profils suggère également l'implication de fonctions et de cellules immunosuppressives ainsi que la présence d'un répertoire lymphocytaire T oligoclonal chez les patients ayant un profil immunitaire défavorable.En conclusion, lors de cette thèse nous avons pu étudier les effets de la CRT sur la réponse T spécifique de tumeurs à la fois dans la tumeur et dans le sang. Ces données permettent de mieux comprendre les dynamiques immunitaires qui devraient être pris en compte lors de l'association de la CRT à l'immunothérapie.

Concomitant chemoradiation (CRT) is a curative combination therapy used in a wide range of cancers, including lung, head and neck, rectum, cervix, and glioblastoma. The clinical rationale for the use of concomitant CRT is based on the synergy of the lesional effects of monotherapies on the tumor DNA. More recently, the combination of CRT and adjuvant immunotherapy has been introduced into standard clinical practice as a synergistic combination in the treatment of locally advanced NSCLC or in stage II/III resected esophageal cancer, but other human trials have failed to show any clinical benefit in other cancer sites. A few studies have investigated the precise immunological mechanisms associated with these effects, but they do not provide an exhaustive and complete insight. A more complete analysis of the immunological effects involved in the response to CRT is therefore required. The objective of the first thesis work was to study the immune signatures and components induced by concomitant CRT in humans and mice to improve the efficacy of immunotherapies. We observed that CRT induced a more inflammatory tumor microenvironment (TME) than neoadjuvant RT in patients with rectal cancer. In addition, we found a strong TH1-polarized and TRM-related transcriptomic signatures. This CRT-induced immune activation correlated with histological response. In our lung and colorectal mouse models, CRT improved tumor control but did not induce complete responses. CRT induced activation and maturation of DCs and triggered a TME marked by strong infiltration of cytotoxic CD8+ LTs. The expression of inhibitory immune checkpoints early after treatment and the induction of Treg were also identified as mechanisms of resistance during CRT. Thus, the combination of CRT + anti-PD-1 + anti-CTLA-4 has demonstrated significant potential for inducing complete responses and an effective immune memory response compared with monotherapies (CT or RT) + immunotherapies. In a second study, we investigated the evolution of circulating specific T cell response in patients with head and neck squamous cell carcinoma treated with cisplatin-based CRT and included in the i-RTCT cohort. Thus, 42.5% and 51.5% of patients had a specific T response before CRT for TERT and NY-ESO-1 respectively. A transient decrease in TERT and NY-ESO-1 specific T responses was identified during CRT before a recovery and the induction of new specific T responses after CRT. Flow cytometry analysis of T cell functions identified two immune profiles (immunotypes) before CRT. Patients with immune profile slightly exhausted T cells before CRT had a significantly increased level of tumor-specific T cell responses in the blood. This pre-CRT immunotype also seems to be correlated with better progression-free survival. Comparative transcriptomic analysis between the profiles also suggested the involvement of immunosuppressive functions and cells as well as an oligoclonal T cell repertoire in patients with an unfavorable immune profile.In conclusion, during this thesis we investigated the effects of CRT on tumor-specific T responses both in the tumor and in the blood. These data provide a better understanding of the immune dynamics that should be considered when combining CRT with immunotherapy.