Autophagy : A New Modulator of Immunogenic Cell Death for Cancer Therapy

par Abdul Qader Sukkurwala

Thèse de doctorat en Cancérologie, Immunologie, Biologie cellulaire

Sous la direction de Guido Kroemer.

Le président du jury était Catherine Sautès-Fridman.

Le jury était composé de Guido Kroemer, Catherine Sautès-Fridman, Lionel Apetoh, Catherine Brenner-Jan.

Les rapporteurs étaient Isabelle Cremer, Lionel Apetoh.

  • Titre traduit

    L’autophagie : Un nouveau modulateur de la mort cellulaire immunogène dans le traitement des cancers


  • Résumé

    Certains agents chimiothérapeutiques tels que les anthracyclines ou l'oxaliplatine induisent une mort cellulaire immunogène, ce qui implique que les cellules mourrantes du patient servent de vaccin thérapeutique en stimulant une réponse immunitaire antitumorale. La mort cellulaire immunogène est caractérisée par la libération de signaux d'alarme par la cellule tumorale mourante qui permettent l’activation du système immunitaire. En premier lieu, l'exposition de la calréticuline à la surface de la cellule tumorale mourante va agir comme un signal de type «eat-me» pour les cellules dendritiques. Une fois relâchée, la protéine nucléaire HMGB1 se lie au récepteur TLR4 afin de faciliter la présentation antigénique. Les cellules mourantes vont également libérer de l'ATP qui agit sur les récepteurs P2X7 et active l’inflammasomme NLRP3, conduisant à la libération d'IL-1β et ainsi à l’activation des cellules T CD8+ productrices d’IFN-γ. L’autophagie est un mécanisme cellulaire qui est activé en réponse à la chimiothérapie. L'autophagie signifie «self-ating», il s'agit d'un processus cellulaire activé par diverses conditions de stress, par lequel les cellules peuvent dégrader les protéines et les organites. Il peut aussi être induit par un stress du réticulum endoplasmique. Ce dernier étant également impliqué dans l'exposition de la calréticuline pendant la mort cellulaire immunogène, nous avons au cours de cette étude cherché à déterminer le rôle de l'autophagie dans la mort cellulaire immunogène. Nous avons constaté que l'autophagie est nécessaire pour la libération de l'ATP après un traitement par des chimiothérapies immunogènes, en observant que le nockdown de gènes essentiels de l'autophagie limitait la sécrétion d'ATP. Nous avons également observé que des cellules déficientes pour l'autophagie traitées par une chimiothérapie immunogène sont incapables d’immuniser des souris contre une injection de cellules vivantes. En outre, les tumeurs déficientes pour l’autophagie ne répondent pas à un traitement systémique immunogène dans des souris immunocompétentes et continuent à proliférer en comparaison à des tumeurs “wild-type”. De plus, nous avons montré que les cellules déficientes pour l'autophagie ne sont pas en mesure de recruter des cellules dendritiques dans le lit tumoral ou d'induire l’activation des cellules T CD8+. A l'inverse, l'inhibition des enzymes de dégradation de l’ATP extracellulaire accroit les concentrations d'ATP dans les tumeurs déficientes pour l'autophagie, ce qui rétablit le recrutement des cellules immunitaires dans le lit tumoral et restaure la réponse chimiothérapeutique des cancers déficients pour l'autophagie. Ainsi, cette étude a montré l'importance de l'autophagie dans la réponse anti-tumorale spécifique, après traitement par des chimiothérapies immunogènes. Ces résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans le concept de la mort cellulaire immunogène.


  • Résumé

    In recent years it has been demonstrated that some chemotherapeutic agents such as anthracyclines or oxaliplatin can induce a type of tumor cell death that is immunogenic, implying that the patient’s dying cancer cells serve as a therapeuticvaccine that stimulates an antitumor immune response, which in turn can control or eradicate residual cancer cells. Immunogenic cell death is characterized by the emission of danger signals from the dying tumor cell, which activate the immune system. At first the exposure of calreticulin, acts as an «eat-me» signal for dendritic cells (DCs). Once released, the nuclear protein HMGB1 binds to TLR4 on DCs, facilitating antigen processing and presentation. The dying tumor cells also releases ATP, which acts on P2X7 receptors on DCs and activates the NLRP3 inflammasome, leading to IL-1β release, necessary for IFN-γ-producing CD8+ T cell activation. Autophagy literally ‘self-eating’ is a cellular process activated in response to various conditions of cellular stress, whereby cells can liberate energy resources via the degradation of proteins and organelles. Recently autophagy has been found activated in response to chemotherapy and in this project we aimed to determine the potential role of autophagy in immunogenic cell death. We found that autophagy isrequired for the release of ATP in response to immunochemotherapeutic treatment, as we observed that the knockdown of essential autophagy-related genes abolished its secretion. We observed that autophagy deficient cells treated with immunogenic cell death inducers failed to immunize mice against a re-challenge with living cells. Furthermore, autophagy deficient tumors growing on immunocompetent mice did not respond to systemic immunogenic treatment and continued proliferating in contrast to autophagy proficient tumors. We showed that autophagy deficient cells were neither able to recruit DCs into the tumor bed nor to activate CD8+ T cells. Conversely, the inhibition of extracellular ATP degrading enzymes increased extracellular ATP concentrations in autophagy deficient tumors, which reestablished the recruitment of immune cells into the tumor bed, and restored chemotherapeutic responses in autophagy-deficient cancers. Altogether, this study showed the importance of autophagy in tumor-specific immune response after treatment with chemotherapy, thus giving new insights into the concept of immunogenic cell death.


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