Functional characterization of plasmacytoid dendritic cells in human breast tumors and identification of their migratory capacities during inflammation

par Vanja Sisirak

Thèse de doctorat en Immunologie

Sous la direction de Christophe Caux.

Soutenue le 22-03-2010

à Lyon 1 , dans le cadre de École Doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon) , en partenariat avec Oncogénèse et progression tumorale (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-François Nicolas.

Le jury était composé de Marc Dalod, Nathalie Bendriss-Vermare.

Les rapporteurs étaient Anna Karolina Palucka, Vassili Soumelis.

  • Titre traduit

    Caractérisation fonctionelle des cellules dendritiques plasmacytoïdes infiltrant les tumeurs mammaires et identification de leurs proprietées migratoires dans les conditions inflammatoires


  • Résumé

    Les cellules dendritiques sont les principales cellules présentatrices d’antigènes, qui initient et modulent les réponses immunitaires. Parmi elles, les cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC) représentent les cellules effectrices clés de la réponse antivirale par leur production de fortes quantités d’interférons de type I (IFN). Leur infiltration dans les tumeurs mammaires est un facteur de mauvais pronostique, indiquant que l’environnement tumoral détourne la fonction des pDC pour qu’elles favorisent la croissance tumorale. Dans ce contexte, nous avons démontré que les pDC infiltrant les tumeurs (TiPDC) mammaires conservent leur capacité d’acquérir un phénotype mature en réponse aux ligands des TLR 7 et 9 et d’activer la prolifération des lymphocytes T naïfs, alors qu’elles sont fortement altérées pour leur production d’IFN de type I. Cette altération fonctionnelle est induite par le TGF-β et le TNFα produits par l’environnement tumoral. La phosphorylation de SMAD dans les TipDC in situ confirme le rôle de la signalisation du TGF-β dans la dysfonction des pDC. Ces observations i) démontrent les mécanismes par lesquels les tumeurs mammaires inhibent la fonction des pDC et ii) fournissent de nouvelles pistes thérapeutiques visant à bloquer les facteurs tumoraux responsables de l’altération fonctionnelle des pDC. Outre leur capacité à infiltrer différents types de tumeurs dont les carcinomes, les pDC sont également recrutées dans les épithéliums inflammés lors d’infections virales ou de pathologies autoimmunes. Les mécanismes régulant cette migration restent à ce jour peu élucidés. Dans ce contexte, nous démontrons qu’une sous-population de pDC dans l’amygdale co-exprime CCR6 et CCR10, les récepteurs aux chimiokines CCL20 et CCL27/28 responsables du recrutement des cellules immunes dans les sites épithéliaux. In situ, les pDC sont retrouvées en contact étroit avec les ligands de CCR6 et CCR10 dans les épithéliums inflammés, suggérant que les couples CCR6-CCL20 et CCR10-CCL27/28 contrôlent la migration des pDC dans ces sites. Ces observations ont été confirmées in vivo puisque le recrutement des pDC dans des tumeurs de mélanome induit lors d’une inflammation est aboli dans les souris déficientes pour CCR6. De plus, les pDC circulantes humaines acquièrent l’expression de CCR6 et CCR10 in vitro en présence d’IL-3 tout en conservant parallèlement leur capacité de produire de l’IFN de type I en réponse au virus. Ainsi, nos résultats démontrent que les pDC circulantes pourraient êtres conditionnées via l’expression de CCR6 et CCR10 à migrer dans les épithéliums inflammés lors de pathologies infectieuses et non-infectieuses, où elles seraient capables d’exercer leurs fonctions innées. Ces travaux pourraient mener au développement de nouvelles stratégies thérapeutique basées sur la mobilisation et la manipulation des fonctions des pDC de l’induction de tolérance à l’induction d’immunité anti-tumorale de type anti-virale


  • Résumé

    Dendritic cells are professional antigen presenting cells initiating and modulating immune responses. Among them, plasmacytoid dendritic cells (pDC) represent key antiviral effectors through their production of high amounts of type I interferons (IFN). Their infiltration in breast tumors was correlated with a adverse clinical outcome, suggesting that the tumor environment somehow subvert pDC functions which in turn may promote the tumor growth. In this line, we demonstrated that breast tumor-associated pDC (TApDC) keep their ability to acquire a fully mature phenotype after TLR7 or 9 triggering and to activate naïve T cells proliferation, while they are strongly impaired for their capacity to produce type I IFN. This alteration of their main innate function is mediated by tumor-derived TGF-β and TNFα. SMAD phosphorylation in breast TApDC in situ further confirmed TGF-β signaling involvement in their dysfunction. These observations represent mechanistic of how breast tumors impair pDC function, and provide insights for developing new therapeutic strategies preventing the negative impact of tumor factors on infiltrating pDC. In addition to their description in many types of tumors including carcinoma, pDC also traffic into inflamed epithelial sites during viral infections or autoimmunity. But mechanisms underlying such pDC homing still remain unclear. Here we also report that a subset of tonsil pDC express CCR6 and CCR10 receptors for epithelial homing chemokines CCL20 and CCL27/28 respectively. In situ, pDC in inflamed epithelia are found in close contact with CCR6 and CCR10 ligands, indicating that CCR6/CCL20 and CCR10/CCL27/28 axis might mediate pDC homing in inflamed peripheral sites. These observations were further confirmed in vivo since inflammation-induced recruitment of pDC into melanoma tumor was abrogated in CCR6-deficient mice. Importantly, CCR6 and CCR10 expression was induced on human blood pDC in vitro in presence of IL-3 and such differentiated pDC keep their ability to produce type I IFN upon viral stimulation. Thus, our results also demonstrate that blood pDC might be conditioned through CCR6 and 10 upregulation to home inflamed epithelia during infectious or non-infectious disorders where they can exert their innate functions. This work may lead to the development of new therapeutic strategies to mobilize and manipulate the function of pDC - from inducing tolerance to inducing antiviral-like anti-tumor immunity

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