Efficacité thérapeutique d’un anticorps humain anti-cathepsine D optimisé dans sa partie Fc en mono- et combothérapie dans les cancers du sein triple-négatifs

Therapeutic efficiency of a Fc-optimized human anti-cath-D antibody in mono- and combotherapy in triple negative breast cancers

• Auteur / Autrice : Pénélope Desroys du roure
• Direction : Emmanuelle Liaudet-Coopman
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie Santé
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 06/02/2023
• 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 : IRCM - Institut de Recherche en Cancérologie de Montpellier
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Cancer du sein, Microenvironnement et Immunociblage
• Jury : Président / Présidente : William Jacot
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuelle Liaudet-coopman, Daniel Olive, Patrick Chames, Gisèle Clofent-sanchez, Isabelle Teulon
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Daniel Olive, Patrick Chames

Mots clés

Mots clés libres

Cancer du sein

Protéase

Immunothérapie

Adcc

Cellules NK

Breast cancer

Protease

Immunotherapy

Adcc

NK cells

Résumé

Les cancers du sein triple-négatifs (TNBC) (RE-, RP-, HER2-) représentent 15 à 20 % des cas de cancer du sein. La résistance aux traitements systémiques est très fréquente dans le TNBC, ce qui nécessite de nouveaux traitements. L'aspartyl protéase cathepsine D (cath-D), un marqueur indépendant de mauvais pronostic dans le cancer du sein, est surexprimée et hypersécrétée dans le microenvironnement tumoral des TNBC. Récemment, notre équipe a montré que la cath-D est une cible extracellulaire des TNBC pour une thérapie ciblée à base d'anticorps (Ashraf, Mansouri et al., JITC, 2019 ; brevet PCT WO2016/188911). Un premier anticorps humain anti-cath-D, généré par phage display, a montré des effets antitumoraux significatifs dans plusieurs modèles de TNBC (lignée MDA-MB-231 et Patient-Derived Xenografts (PDX)) chez la souris athymique ainsi qu’une activité immunomodulatrice avec notamment une activation des cellules tueuses naturelles (NK) (brevet PCT WO2020/127411). L'objectif de ma thèse a été l’optimisation du format de l’anticorps humain anti-cath-D dans sa partie Fc (Fragment crystallisable) afin d’améliorer son efficacité thérapeutique en mono- et combothérapie pour son transfert en clinique. Dans un premier temps, nous avons validé que la cath-D est localisée à la surface membranaire des cellules cancéreuses dans des lignées et des biopsies de TNBC, suggérant qu’elle serait un antigène éligible pour déclencher le mécanisme d’ADCC (Antibody-dependent cellular cytotoxicity) par la partie Fc de l’anticorps anti-cath-D. Nous avons ensuite réalisé quatre mutations sur la partie Fc de l’anticorps afin de potentialiser les mécanismes de cytotoxicité dépendant du Fc (ADCC, CDC (Complement-dependent cytotoxicity) et ADCP (Antibody-dependent cellular phagocytosis)). Ces mutations ne modifient pas l'affinité de l'anticorps F1Fc+ pour sa cible cath-D mais augmentent l'affinité pour le FcγRIIIA, récepteur majoritairement impliqué dans l'ADCC. Nous avons aussi montré que l’anticorps F1Fc+ induit la dégranulation et l'activité cytotoxique des cellules NK conduisant à la lyse des cellules TNBC par le mécanisme d’ADCC. De plus, l’anticorps anti-cath-D F1Fc+ inhibe la croissance tumorale des xénogreffes MDA-MB-231 de façon plus importante que l'anticorps F1 non muté en Fc chez la souris athymique. Ces tumeurs ont été analysées par immunophénotypage afin d’étudier les mécanismes dépendants des cellules NK in vivo. En outre, cet anticorps inhibe la croissance tumorale et augmente la survie des souris athymiques dans d’autres modèles de TNBC (xénogreffes SUM-159 et deux PDX). Enfin, des stratégies de traitement combiné de l’anticorps anti-cath-D F1Fc+ avec notamment le paclitaxel ont été mises en place et ont montré des effets additifs. Nous avons donc validé l'intérêt thérapeutique d'un anticorps humain anti-cath-D à Fc optimisé pour cibler la protéase extracellulaire cath-D, dans les TNBC. Nous proposons que le ciblage de la cath-D par des anticorps humains représente une stratégie prometteuse de thérapie ciblée des TNBC.

Triple-negative breast cancer (TNBC) defined by the absence of estrogen receptor, progesterone receptor and human epidermal growth factor receptor 2 overexpression and/or amplification, accounts for 15-20% of all breast cancer (BC) cases. Resistance to systemic treatment is common in TNBC so new treatments are required. The aspartyl protease cathepsin D (cath-D), an independent marker of poor prognosis in BC, is overexpressed and hypersecreted into the tumor microenvironment. Recently our team has shown that cath-D is a tumor-specific extracellular target in TNBC suitable for antibody-based therapy (Ashraf, Mansouri et al., JITC, 2019; patent PCT WO2016/188911). The team has generated a first human anti-cath-D IgG1 by phage display. This antibody has shown significant antitumor effects in several models of TNBC in nude mice (MDA-MB-231 xenografts and Patient-Derived Xenografts (PDX)). Besides, it has an immunomodulatory activity with NK (Natural Killer) cell activation (patent PCT W02020/127411). The objective of this project was to optimize anti-cath-D antibody format in its Fc (Fragment crystallizable) part in order to improve its therapeutic efficiency in mono- and combotherapy for its transfer to the clinic. First, we validated that cath-D is localized on the cell membrane in TNBC cell lines and biopsies, suggesting that it would be an eligible antigen to trigger ADCC (Antibody-Dependent Cellular Cytotoxicity) mechanism by the Fc part of the anti-cath-D antibody. We then made four mutations on the Fc part of the antibody to potentiate the Fc-dependent cytotoxicity mechanisms (ADCC, CDC (Complement-dependent cytotoxicity) and ADCP (Antibody-dependent cellular phagocytosis)). These mutations don’t alter the apparent affinity of the F1Fc+ antibody for its target but increase the affinity for FcγRIIIA, the main receptor involved in ADCC. We have also shown that F1Fc+ antibody induces degranulation and cytotoxic activity of NK cells leading to TNBC cell lysis via the ADCC mechanism. Moreover, F1Fc+ antibody inhibits tumor growth in MDA-MB-231 xenografts in nude mice to a greater extent than the Fc unmutated F1 antibody. These tumors were analysed by immunophenotyping to study NK cell dependent mechanisms in vivo. In addition, this antibody inhibits tumor growth and increases mouse survival in other TNBC models (SUM-159 xenografts and two PDX). Finally, combination treatment strategies of the anti-cath-D F1Fc+ antibody with paclitaxel in particular have been implemented and have shown additive effects. We have therefore validated the therapeutic value of a human anti-cath-D antibody with a optimized Fc part to target the extracellular protease cath-D in TNBC. We propose that targeting cath-D with human antibodies represents a promising strategy for targeted therapy in TNBC.