PRIV : Identification de marqueurs PRédictifs de réponse à l'Immunothérapie dans les cancers de Vessie

Identification of predictive markers for immunotherapy response in bladder cancer

• Auteur / Autrice : Diego Teyssonneau
• Direction : Antoine Italiano
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie du cancer
• Date : Inscription en doctorat le 01/12/2023
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Talence, Gironde ; 1993-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : BoRdeaux Institute of onCology

Mots clés

Mots clés libres

Carcinomes urothéliaux

Immunothérapie

Transcriptomique

Biomarqueurs

Urothelial carcinoma

Immunotheapy

Transcriptomic

Biomarkers

Résumé

Les cancers urothéliaux métastatiques ont un pronostic très sombre. L'utilisation d'inhibiteurs des checkpoints immunitaires (ICI), tels que les anticorps dirigés contre le programmed death 1 (PD1) et son ligand (PD-L1), ont complètement changé leur prise en charge avec un doublement de la survie globale. Cependant, seule une partie de la population tire un bénéfice important de l'immunothérapie avec seulement 20% patients métastatiques répondant de manière prolongée. De plus, près de 40% des patients progressent d'emblée sous immunothérapie et n'en tirent donc aucun bénéfice. Il est donc essentiel de mettre en lumière des marqueurs prédictifs de réponse aux immunothérapies afin de sélectionner au mieux les patients, d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques, et d'améliorer le coût-efficacité de ces traitements. On assiste, depuis l'arrivée des ICI, à une course pour établir des biomarqueurs prédictifs de réponse à l'immunothérapie. Le degré d'expression de PD-L1, la charge mutationnelle tumorale ou l'infiltration par les lymphocytes T-CD8, semblent montrer un intérêt pour prédire la réponse aux ICI. Cependant ces marqueurs sont imparfaits et présentent un faible niveau de preuve. Nous avons émis l'hypothèse que l'étude transcriptomique de la tumeur et du stroma péritumoral, d'échantillons provenant de patients atteints de carcinome urothéliaux, répondeurs et non répondeurs aux ICIs, permettrait de mieux comprendre les mécanismes de résistance et de sensibilité aux immunothérapies. Ainsi nous supposons qu'il existe un différentiel d'expression de certains gènes avant l'exposition à toute immunothérapie entre les patients répondeurs et les non-répondeurs aux ICI. Notre objectif est de déterminer, par une analyse spatiale et quantitative du transcriptome utilisant la technologie nanoString GeoMx Whole Transcriptome Atlas (WTA), les profils transcriptomiques des patients atteints de cancer de urothéliaux métastatiques, répondeurs et non répondeurs, afin d'identifier des déterminants de réponse à l'immunothérapie. Nous validerons in vivo l'implications de certains facteurs à l'aide de modèles tumoraux syngéniques. Dans un premier temps nous sélectionnerons parmi les patients présentant un carcinome urothélial métastatique ou localement évolué et traités par anti-PD1 ou anti-PD-L1, 4 patients considérés comme répondeurs (durée de réponse à l'immunothérapie supérieure à 9 mois) et 4 non-répondeurs (d'emblée progressifs). Nous utiliserons la technologie WTA pour analyser la totalité du profil d'expression des gènes des ces 8 patients. Ceci permettra de comparer le profil d'expression ARN de manière quantitative mais également spatiale entre les répondeurs et les non-répondeurs. On pourra alors déterminer la différence d'expression des gènes entre ces 2 populations et mettre en lumière des voies de signalisation impliquées dans la réponse ou la résistance aux ICIs. Des hits transcriptomiques seront obtenus. Dans un second temps, nous confirmerons les hits transcriptomiques identifiés en réalisant une analyse par immunofluorescence et une seconde par HTG EdgeSeq, sur une population plus large de patients issue du protocole BIP (NCT02534649). Dans un troisième temps, nous validerons in vivo l'implications de certains facteurs à l'aide de modèles tumoraux syngéniques. En combinant les hits identifiés précédemment aux profils d'expression des gènes établis par HTG EdgeSeq et en les validant in vivo, nous espérons pouvoir obtenir des déterminants de réponse à l'immunothérapie dans les cancers urothéliaux.

Metastatic urothelial cancers have a very poor prognosis. The use of immune checkpoint inhibitors (ICIs), such as antibodies targeting programmed death 1 (PD-1) and its ligand (PD-L1), has completely changed their management, doubling overall survival. However, only a portion of the population derives significant benefit from immunotherapy, with only 20% of metastatic patients showing a sustained response. Furthermore, nearly 40% of patients progress immediately under immunotherapy and thus gain no benefit from it. Therefore, it is essential to identify predictive markers of response to immunotherapies to better select patients, identify new therapeutic targets, and improve cost-effectiveness of these treatments. Since the advent of ICIs, there has been a race to establish predictive biomarkers for immunotherapy response. The degree of PD-L1 expression, tumor mutational burden, or infiltration by T-CD8 lymphocytes appear to be of interest in predicting response to ICIs. However, these markers are imperfect and have a low level of evidence. We hypothesized that transcriptomic study of both the tumor and peritumoral stroma, using samples from urothelial carcinoma patients who are responders and non-responders to ICIs, would provide a better understanding of the mechanisms of resistance and sensitivity to immunotherapies. Thus, we assume that there is a differential gene expression before exposure to any immunotherapy between responder and non-responder patients to ICIs. Our goal is to determine, through spatial and quantitative analysis of the transcriptome using the nanoString GeoMx Whole Transcriptome Atlas (WTA) technology, the transcriptomic profiles of patients with metastatic urothelial cancer, responders and non-responders, in order to identify determinants of response to immunotherapy. We will validate the implications of certain factors in vivo using syngeneic tumor models. Initially, we will select from patients with metastatic or locally advanced urothelial carcinoma treated with anti-PD1 or anti-PD-L1, 4 patients considered responders (with a response duration to immunotherapy greater than 9 months) and 4 non-responders (progressing from the outset). We will use WTA technology to analyze the entire gene expression profile of these 8 patients. This will allow us to compare the RNA expression profile quantitatively and spatially between responders and non-responders. We can then determine the differences in gene expression between these two populations and highlight signaling pathways involved in the response or resistance to ICIs (immune checkpoint inhibitors). Transcriptomic hits will be obtained. In a second step, we will confirm the identified transcriptomic hits by conducting an analysis through immunofluorescence and a second one using HTG EdgeSeq on a larger patient population derived from the BIP protocol (NCT02534649). In a third step, we will validate the implications of certain factors in vivo using syngeneic tumor models. By combining the previously identified hits with gene expression profiles established by HTG EdgeSeq and validating them in vivo, we hope to obtain determinants of response to immunotherapy in urothelial cancers.