La stimulation de l'activité PARP1 dans les cellules tumorales altère l'immunosurveillance du cancer bronchique non à petites cellules

Cancer cell-autonomous overactivation of PARP1 compromises immunosurveillance in non-small cell lung cancer

• Auteur / Autrice : Antoine Lafarge
• Direction : Guido Kroemer
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Sciences du Cancer
• Date : Inscription en doctorat le 30/09/2018
• Etablissement(s) : université Paris-Saclay
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Cancérologie, Biologie, Médecine, Santé
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Métabolisme, Cancer et Immunité
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Apoptose, Cancer et Immunité
• Partenaire(s) de recherche : référent : Université Paris-Saclay. Faculté de médecine (Le Kremlin-Bicêtre, Val-de-Marne ; 2020-....)

Mots clés

Mots clés libres

Réponse immunitaire anti-cancéreuse

Cancer

Microenvironnement tumoral

Parp1

Cisplatine

Anticancer immune response

Cancer

Tumor microenvironment

Parp1

Cisplatin

Résumé

Contexte: La stimulation de l'activité de la poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP1) et l'augmentation de la production de PAR sont associées à une diminution de l'infiltration tumorale par les lymphocytes T cytotoxiques (CTL) et un mauvais pronostic chez les patients suivis pour un cancer bronchique non à petites cellules (CBNPC). L'objectif de ce travail est de déterminer si l'activité de PARP1 dans les cellules tumorales peut altérer l'immunosurveillance anti-tumorale dans le CBNPC. Méthodes: La culture prolongée de cellules murines de CBNPC en présence de cisplatine permet de générer des clones PAR élévé résistant à la cisplatine. In vivo, les tumeurs issues de ces clones injectées chez des souris immunocompétentes sont moins infiltrées en CTLs, suggérant un lien entre la stimulation de l'activité PARP1 et l'altération de l'immunosurveillance. Pour confirmer cette relation de cause à effet, nous avons utilisé des cellules PARP1 knockout (PARP1KO) issues de deux lignées tumorales de CBNPC différentes: Lewis lung cancer [LLC] et tissue culture number one [TC1]) grâce à la technologie CRISPR/Cas9. Résultats: Les cellules PARP1KO devenaient largement résistantes au traitement par niraparib, un inhibiteur de PARP1. Ce phénotype de résistance impliquait une diminution de la mort cellulaire, une diminution de la réponse aux altérations de l'ADN, des modifications métaboliques atténuées, et l'absence d'induction de PD-L1 et du CMH de classe I. Les tumeurs PAR élévé implantées chez des souris étaient sensibles au niraparib, en l'absence et en présence de lymphocytes T, suggérant la prédominance d'un effet autonome dans les cellules tumorales. Les CBNPC PAR élevé proliféraient de façon similaire chez les souris immunocompétentes et les souris avec un déficit en lymphocytes T. Les tumeurs LLC PARP1KO proliféraient plus rapidement chez les souris immunodéficientes que chez les souris immunocompétentes et les tumeurs TC1 PARP1KO ne se développaient que chez les souris immunodéficientes. En comparaison avec les contrôles PAR élevé, les tumeurs LLC PARP1KO étaient associées à une activation lymphocytaire T dans l'infiltrat immunitaire, avec une augmentation de l'expression d'ICOS et une diminution de l'expression de PD-1 sur les CTL. Conclusion: Ces résultats montrent au niveau génétique que l'activité PARP1 dans les cellules tumorales module le microenvironnement tumoral.

Background High activity of poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP1) in non-small cell lung cancer (NSCLC) cells leads to an increase in immunohistochemically detectable PAR, correlating with poor prognosis in patients with NSCLC, as well as reduced tumor infiltration by cytotoxic T lymphocytes (CTLs). Intrigued by this observation, we decided to determine whether PARP1 activity in NSCLC cells may cause an alteration of anticancer immunosurveillance. Methods Continuous culture of mouse NSCLC cells in the presence of cisplatin led to the generation of cisplatin-resistant PARhigh clones. As compared with their parental controls, such PARhigh cells formed tumors that were less infiltrated by CTLs when they were injected into immunocompetent mice, suggesting a causative link between high PARP1 activity and compromised immunosurveillance. To confirm this cause-and-effect relationship, we used CRISPR/Cas9 technology to knock out PARP1 in two PARhigh NSCLC mouse cell lines (Lewis lung cancer [LLC] and tissue culture number one [TC1]), showing that the removal of PARP1 indeed restored cisplatin-induced cell death responses. Results PARP1 knockout (PARP1KO) cells became largely resistant to the PARP inhibitor niraparib, meaning that they exhibited less cell death induction, reduced DNA damage response, attenuated metabolic shifts and no induction of PD-L1 and MHC class-I molecules that may affect their immunogenicity. PARhigh tumors implanted in mice responded to niraparib irrespective of the presence or absence of T lymphocytes, suggesting that cancer cell- autonomous effects of niraparib dominate over its possible immunomodulatory action. While PARhigh NSCLC mouse cell lines proliferated similarly in immunocompetent and T cell-deficient mice, PARP1KO cells were strongly affected by the presence of T cells. PARP1KO LLC tumors grew more quickly in immunodeficient than in immunocompetent mice, and PARP1KO TC1 cells could only form tumors in T cell-deficient mice, not in immunocompetent controls. Importantly, as compared with PARhigh controls, the PARP1KO LLC tumors exhibited signs of T cell activation in the immune infiltrate such as higher inducible costimulator (ICOS) expression and lower PD-1 expression on CTLs. Conclusions These results prove at the genetic level that PARP1 activity within malignant cells modulates the tumor microenvironment.