Modélisation de la réponse anti-tumorale des lymphocytes T CD4+ à l’aide 1) d’une tumeur transplantée exprimant un antigène de manière inductible et 2) de souris porteuses de tumeurs «spontanées»

par Héloïse Flament

Thèse de doctorat en Immunologie

Sous la direction de Suzy Scholl.


  • Résumé

    Le rôle des lymphocytes T CD4+ dans la progression des tumeurs et dans l'immunité anti-tumorale est de plus en plus reconnu chez l'homme et chez la souris. Les mécanismes effecteurs de l’immunité T CD4+ contre le cancer ont été étudiés principalement dans des systèmes de tumeurs transplantées. Dans ces modèles, de nombreuses cellules tumorales meurent au moment de l'implantation, ce qui conduit à la libération de l'antigène tumoral (Ag) dans un contexte inflammatoire. Ceci contraste avec la croissance lente et non-destructrice des tumeurs humaines aux stades précoces. Nous avons montré que la présentation de l’Ag retreint par le CMH-II DBY, libéré par des cellules tumorales mortes injectées en sous-cutané, peut persister durant plusieurs semaines dans le ganglion drainant. L’activation précoce d’une réponse immune dirigée contre l’Ag lors de l’injection de lignées tumorales peut gêner l’étude des relations entre les tumeurs et le système immunitaire. Par conséquent, nous avons généré une lignée tumorale dans laquelle l’expression de DBY peut être induite in vivo à distance de l’implantation. Nous avons également utilisé un modèle de tumeurs pulmonaires endogènes se développant dans des souris transgéniques KrasG12D, p53flox et exprimant DBY de manière spécifique. Notre objectif était d'étudier dans ces deux modèles l'histoire naturelle de la réponse des lymphocytes T CD4+ spécifiques de la tumeur. Dans le système de tumeur transplantée «Ag inductible », nous avons montré que DBY est présenté de manière efficace à des cellules naïves T CD4+ spécifiques dans les ganglions drainant la tumeur. Les réponses prolifératives et effectrices sont similaires dans les systèmes où DBY est exprimé de façon inductible in vivo ou constitutive. Le récepteur de co-stimulation ICOS, ainsi que les récepteurs co-inhibiteurs PD-1 et BTLA sont régulés positivement sur les lymphocytes T CD4+ spécifiques en réponse à l’Ag. La production de cytokines en réponse à une restimulation in vitro révèle un profil effecteur mixte TH1 /TH17. Notamment, un petit pourcentage de lymphocytes T co-expriment les marqueurs de cytotoxicité LAMP-1 et granzyme B. Ainsi, lorsqu’un Ag apparaît à distance de l'implantation de la tumeur, il n’est pas ignoré et n’induit pas de tolérance immune. D'autres mécanismes doivent être considérés pour expliquer l'absence de rejet de tumeur efficace malgré l’activation et la migration des cellules effectrices T CD4+ dans les tumeurs. Les travaux réalisés sur le modèle de tumeurs pulmonaires endogènes sont en cours. A ce stade, nous avons observé que, comme dans les tumeurs transplantées, l’Ag est présenté aux LT CD4+ naïfs qui prolifèrent dans le ganglion drainant et ne se différencient pas en cellules T régulatrices, même aux stades très avancés de la maladie. La capacité des tumeurs à induire une réponse T effectrice semble liée à leur stade de développement. Durant la phase tumorale précoce, les LT spécifiques de DBY produisent de l’IFN-γ et du granzyme B. En revanche, des LT spécifiques produisant de l'IL-17 sont retrouvés dans les poumons de souris ayant des tumeurs invasives de stade terminal. Bien que l'IL-17 puisse favoriser la progression des tumeurs, y compris dans les modèles induits par l’oncogène KrasG12D, de nouvelles données suggèrent que les cellules effectrices TH17 possèdent un haut degré de plasticité et peuvent présenter une activité anti-tumorale. Notre modèle pourrait être utile pour tester de nouvelles stratégies de ciblage de l’IL-17 dans l'immunothérapie du cancer.

  • Titre traduit

    Modeling CD4+ T-cell antitumor immune response 1) in a model of transplantable tumors with inducible antigen expression and 2) in a model of "spontaneous tumors"


  • Résumé

    The role of CD4+ T cells in both tumor progression and immunity is being increasingly acknowledged in humans and mice. CD4+ T cell immunity against cancer has been mostly studied using murine transplanted tumor systems. In these models, many tumor cells die at the time of surgical implantation, leading to the release of tumor antigen (Ag) in an inflammatory context. This contrasts with the slow and non-destructive growth of early stage human tumors. Here, we show that the presentation of a MHC class II-restricted model (male, DBY) Ag released by dying fibroblastic tumor cells may last more than 3 weeks in the tumor draining lymph node (dLN). This artificial, early and long lasting priming precludes the study of the interactions between the immune system and tumors at the steady state. We therefore generated a cell line that could be induced to efficiently express DBY as a neoAg after implantation. We also took advantage of a previously described mouse model of genetically engineered, KrasG12D p53flox lung adenocarcinoma to generate a “spontaneous” tumor model expressing DBY. Our aim was to study in these two models the natural history of the tumor-specific CD4+ T cell response. In the transplanted tumor system, we show that the Ag reaches the dLNs and is efficiently presented to naïve specific CD4+ T cells. The proliferative and effector responses were similar in the inducible and constitutively expressed Ag tumor systems. The ICOS co-stimulatory receptor, and the PD-1 and BTLA co-inhibitory receptors were upregulated on the Ag specific CD4+ T cells in the dLN. We did not observe de novo induction of tumor-specific regulatory T cells. Finally, the pattern of secreted lymphokines in the dLN, spleen and tumor after in vitro Ag restimulation was similar, with a mixed TH1/TH17 response. Notably, a small percentage of DBY-specific effector T cells also displayed a cytolytic phenotype marked by the co-expression of granzyme B and LAMP-1. Thus, when the neo-Ag appears at distance of tumor implantation, the tumor was not ignored and did not induce tolerance of naïve CD4+ T cells. Other mechanisms have to be thought to explain the absence of tumor rejection despite efficient priming and migration of effector CD4+ T cells into tumors. Similarly to the strong proliferative response mentioned above, the DBY tumor Ag was efficiently presented in LNs draining “spontaneous” lung tumors, and induced activation and proliferation of adoptively transferred naive T cells. After priming they did not convert into Tregs, even in end-stage disease. This work is still ongoing, but preliminary results show that activated DBY-specific T cells from the dLN and the lungs produced IFN-γ and granzyme B during early stages of the disease. In contrast, IL-17 secreting cells were found exclusively in the lungs from mice with late-stages invasive tumors. Although IL-17 may enhance tumor progression, including in models driven by the Kras oncogen, emerging data strongly suggest that TH17 effector cells demonstrate a high grade of plasticity and can display anti tumor activity. Little is known about the antigen specificity of IL-17 production in lung cancer patients, and our model could be useful to test new strategies targeting either positively or negatively tumor Ag-specific TH17 cells in cancer immunotherapy.

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