Amélioration de l’immunothérapie à base de Natural Killer (NK) : combinaison avec des anticorps monoclonaux modifiés.

Improving Natural Killer (NK)-based immunotherapy: Combination of monoclonal antibodies and chimeric antigen receptors (CAR NK).

• Auteur / Autrice : Michaël Constantinides
• Direction : Martin Villalba-gonzalez, Guillaume Cartron
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 20/12/2023
• Etablissement(s) : Université de Montpellier (2022-....)
• Ecole(s) doctorale(s) : Sciences Chimiques et Biologiques pour la Santé (Montpellier ; Ecole Doctorale ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : IRMB - Cellule souches, plasticité cellulaire, régénération tissulaire et immunothérapie des maladies inflammatoires
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Lymphocytes differentiation, tolerance and metabolism : basis for immunotherapy.
• Jury : Président / Présidente : Marina Deschamps
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Martin Villalba-gonzalez, Guillaume Cartron, Bruno Robert, Valérie Gouilleux-gruart, Laurie Lajoie
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Gouilleux-gruart, Marina Deschamps

Mots clés

Mots clés libres

NK cells

Anticorps monoclonaux

Chimeric antigen receptors (CAR)

Oncologie

Immunotherapies

Monoclonal antibodies

Chimeric antigen receptors (CAR)

Immunotherapy

NK cells

Oncology

Résumé

Les cancers, qui sont parmi les principales causes de mortalité de par le monde, notamment dans les pays développés, ont longtemps été considérés comme une sentence de mort, à plus ou moins long terme. Il en est maintenant tout autrement grâce au travail de générations de chercheurs et médecins qui ont consacré leur carrière, voire leur vie à comprendre les mécanismes de ces maladies ainsi qu’à développer différentes approches thérapeutiques visant à améliorer la prise en charge des patients. L’avènement des anticorps monoclonaux a été à l’origine d’une révolution dans ce domaine, notamment en hématologie. Ces produits, dont l’action se base en partie sur des mécanismes faisant appel au système immunitaire des patient sont maintenant des outils majeurs des stratégies thérapeutiques utilisées par les cliniciens. Cependant, suite à de nombreuses avancées scientifiques, il est apparu que le système immunitaire des patients atteints de cancer peut présenter des dysfonctions importantes, diminuant l’efficacité des traitements utilisés. Sont alors apparues des stratégies visant à renforcer l’action du système immunitaire des patients, par l’utilisation d’anticorps monoclonaux ou d’effecteurs cellulaires supplémentaires aux patients puis d’optimiser l’association entre ces traitements. C’est dans ce cadre que s’inscrit le travail de recherche rapporté dans ce document. Ce document présente des résultats originaux de recherche permettant entre autres la rédaction de plusieurs articles de recherche publiés, soumis ou en cours de finalisation d’écriture, s’intéressant au potentiel des cellules tueuses naturelles (cellules NK) dans la lutte antitumorale et des mécanismes permettant de comprendre et d’améliorer ce potentiel. Ces travaux évaluent notamment l’intérêt d’utiliser des anticorps porteurs de modifications de séquence de leurs fragment cristallisable (Fc) leur conférant une plus grande affinité pour les récepteurs des effecteurs cellulaires afin d’augmenter le potentiel de cytotoxicité dépendante des anticorps (ADCC) reposant sur les NK. Ce travail montre notamment que bien qu’il puisse y avoir un intérêt à utiliser de tels anticorps dans des stratégies classiques, leur intérêt majeur semble être de pouvoir être placés de manière robuste sur des cellules NK, leur conférant une spécificité sans modification génétique, ce qui représente une alternative versatile aux stratégies de CAR-NK actuellement en développement. Ce document aborde également la possibilité d’utiliser ces anticorps à l’affinité augmentée vis-à-vis des récepteurs des Fc en combinaison avec des NK dont des antigènes cibles potentiels auraient été masqués à l’aide d’anticorps modifiés à l’inverse pour abroger toute affinité aux récepteurs des Fc exprimés par les NK. Cela afin de réduire la mortalité fratricide entre NK. Ce travail met également en lumière, pour la première fois, l’impact du polymorphisme du CD16a sur le risque de développement de myélome multiple. Ce travail propose aussi de nouvelles approches d’évaluation de la toxicité d’un traitement sur des populations cellulaires précises, par cytométrie en flux. Enfin, ce travail est à remettre dans un contexte global de recherche se proposant d’améliorer les stratégies de thérapies cellulaires à base de NK, comme le montre les différents travaux réalisés par notre équipe et nos collaborateurs au travers de différentes publications auxquelles j’ai participé et qui sont également présentés.

Cancers are among the main death cause worldwide, especially in developed countries. For long having a cancer was regarded as a short or long-term death sentence. This is different nowadays thanks to the work of generations of scientist and medicine doctors who worked their entire carrier to understand underlying mechanisms triggering those diseases and to develop new therapeutic strategies in order to improve patient’s healthcare. The advent of monoclonal antibodies revolutionized cancer treatment, especially in hematology. Those products are now majors component of cancer treatment. Their action mechanism relies mainly on immune system components. However clinical studies revealed that cancer patients immune system appears to be dysfunctional reducing the efficacy of such drugs. Research is now trying to overcome this issue by developing strategies involving immune cell transfers and optimizing association between cell transfers and monoclonal antibodies (mAb) use. The scientific work described in this document is part of such approach. Are presented here original research results giving birth to articles published, submitted or in final writing process. Those articles are focused on natural cell killer (NK cells) capacities in cancer cells killing and underlying mechanisms to better understand and improve NK cell potential as cell therapy. This work aims in studying the use of crystallizable fragment (Fc) modified monoclonal antibodies increasing affinity to Fc receptors on NK cells to increase antibody dependant cell cytotoxicity (ADCC). We show here that even if using this kind of mAb can mildly increase tumoral cell killing in classic therapeutic approaches, the main interest in using them is to be load them on NK cells in a robust manner, conferring the NK cells the antibody specificity without genetic modification. This strategy can be seen as a versatile alternative to CAR-NK strategies currently in development. This document also addresses the possibility to use Fc modified mAb in combination with NK cells bearing the targeted antigen after masking the so called target antigen by a engineered version of the mAb abrogating fixation to Fc receptors in order to prevent NK cells fratricidal killing. Here is also proposed a new analysis strategy to asses treatment cell toxicity on specific cell populations by flow cytometry This work also unveils for the first time, the impact of CD16a polymorphism on multiple myeloma risk. Lastly, this work should be viewed in the context aiming to improve NK based cell therapy as shown by the different research articles produced by our team and collaborators in which I have been involved and presented here.