Étude de l’effet des bisphosphonates sur l’activité anti-tumorale des lymphocytes T Vγ9Vδ2 humains

par Ismahène Benzaid

Thèse de doctorat en Sciences de la vie

Sous la direction de Philippe Clezardin et de Jean-Louis Touraine.

Le président du jury était Serge Ferrari.

Les rapporteurs étaient Jean-Jacques Fournié, Dominique Heymann.


  • Résumé

    Les lymphocytes T Vγ9Vδ2 sont impliqués dans la réponse immunitaire contre de nombreux pathogènes et contre les cellules tumorales. Ils reconnaissent des antigènes solubles, non peptidiques, ayant une faible masse moléculaire, qui sont appelés phosphoantigènes. Dans ce contexte, l’isopentenyl pyrophosphate (IPP) et un métabolite de l’ATP (ApppI) sont des phosphoantigènes qui s’accumulent dans les cellules suite à l’inhibition par les amino-bisphosphonates de l’activité d’une enzyme clé de la voie du mévalonate, la farnesyl pyrophosphate synthase (FPPS). Les bisphosphonates sont utilisés en clinique dans le traitement et la prévention des complications liées aux ostéolyses malignes. Les études pré-cliniques montrent que les bisphosphonates (et en particulier les amino-bisphosphonates) ont également une activité anti-tumorale qui peut être directe et/ou indirecte. Ils peuvent bloquer différentes fonctions des cellules tumorales (adhésion, invasion, prolifération) en inhibant l’activité de la FPPS. Ils agissent aussi sur les cellules endothéliales et inhibent l’angiogenèse tumorale. Les amino-bisphosphonates activent aussi l’activité cytotoxique des lymphocytes T Vγ9Vδ2 vis-à-vis des cellules tumorales. Les mécanismes moléculaires sous-jacents responsables de cette activation sont par contre méconnus. Les travaux réalisés dans cette thèse montrent tout d’abord que les aminobisphosphonates (zolédronate et risédronate) induisent l’accumulation d’IPP et d’ApppI dans différentes lignées humaines de cancer du sein et qu’il existe une corrélation entre le niveau de production d’IPP/ApppI et la capacité des lymphocytes T Vγ9Vδ2 à détruire ces cellules tumorales in vitro. Nous avons ensuite montré que le traitement de souris immunodéficientes NOD-SCID avec des aminobisphosphonates stimule la différenciation des lymphocytes T Vγ9Vδ2 humains à partir des cellules du sang périphérique lorsque celles-ci sont injectées par voie intrapéritonéale aux animaux. Par ailleurs, ces lymphocytes T vont ensuite venir infiltrer des tumeurs mammaires sous-cutanées qui ont été préalablement greffées chez les animaux traités. Cette infiltration lymphocytaire survient uniquement lorsque les tumeurs produisent de l’IPP/ApppI. Il en résulte alors une régression des tumeurs chez les souris NOD-SCID. L’infiltration des tumeurs par les lymphocytes T Vγ9Vδ2 humains s’explique par le fait que l’IPP et l’ApppI stimulent la migration des lymphocytes T. Les lymphocytes T Vγ9Vδ2 interagissent alors avec les cellules tumorales par le biais de mécanismes faisant intervenir ICAM-1, puis les lymphocytes sécrètent des facteurs (interféron γ, perforine) qui sont cytotoxiques pour les cellules tumorales. L’ensemble de nos travaux montre donc que les amino-bisphosphonates pourraient être utilisés en immunothérapie dans le traitement des cancers du sein.

  • Titre traduit

    Study on the effect of bisphosphonates on the anti-tumor activity of human Vγ9Vδ2 T lymphocytes


  • Résumé

    Vγδ9Vδ2 T lymphocytes are involved in the immune response against several pathogens and tumoral cells. They recognize non-peptidic, low molecular weight soluble antigens, so called phosphoantigens. In this context, isopentenyl pyrophosphate (IPP) and a metabolite of ATP (ApppI) are phosphoantigens which accumulate in many cells following the inhibition by amino-bisphosphonates of farnesyl pyrophosphate synthase (FPPS), a key enzyme in the mevalonate pathway. Bisphosphonates are commonly used in the clinic for the treatment and prevention of complications associated with malignant osteolysis. Preclinical studies demonstrate that bisphosphonates (in particular amino-bisphosphonates) also have direct and indirect anti-tumor activity. They are able to block different functions in tumor cells, such as adhesion, invasion and proliferation, by inhibiting FPPS activity. Bisphosphonates also act on endothelial cells and inhibit tumor angiogenesis. Amino-bisphosphonates also activate the cytotoxic activity of Vγδ9Vδ2 T lymphocytes against tumor cells. However, the underlying molecular mechanisms responsible for this activation are still unknown. In the present thesis, we first demonstrate that amino-bisphosphonates (e.g. zoledronate and risedronate) induce the accumulation of IPP and ApppI in different human breast cancer cell lines and that a correlation exists between the levels of IPP/ApppI production and the capacity of Vγδ9Vδ2 T lymphocytes to destroy tumor cells in vitro. We then demonstrate that the treatment of immunodeficient NOD-SCID mice with amino-bisphosphonates stimulates the differentiation of Vγδ9Vδ2 T lymphocytes from human peripheral blood mononuclear cells injected intraperitoneally in animals. Following their expansion, the T lymphocytes are then able to infiltrate subcutaneous mammary tumors, which were grafted in treated animals. This infiltration of γδ T lymphocytes arises only when the tumors produce IPP/ApppI, resulting in the regression of tumor growth in NOD-SCID mice. The infiltration of tumors by human Vγδ9Vδ2 T lymphocytes is explained by the capacity of IPP and ApppI to stimulate the migration of γδ T lymphocytes. Vγδ9Vδ2 T lymphocytes then interact with tumor cells through a mechanism involving ICAM-I and several secretion factors (i.e. interferon γ, perforine) which are cytotoxic for tumor cells. Thus, our work demonstrates that amino-bisphosphonates could be useful for breast cancer immunotherapy.

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