Rôle du TNF-alpha et de la voie sphingomyéline/céramide dans la progression du mélanome et la réponse immunitaire associée

par Julia Rochotte

Thèse de doctorat en Physiopathologie

Sous la direction de Bruno Ségui et de Hervé Benoist.

Soutenue en 2014

à Toulouse 3 .


  • Résumé

    Le mélanome est un cancer de la peau hautement métastatique et de mauvais pronostic, qui est souvent associé à la mise en place d'une réponse immunitaire adaptative anti-mélanome. Ce travail met en évidence le rôle modulateur du Facteur de Nécrose tumorale Tumor Necrosis Factor a (TNF-a) et de la sphingomyéelinase neutre 2 (nSMase 2) danssur la réponse immune dépendante des lymphocytescellules T CD8+ contre le mélanome. Le TNF-a joue un double rôle dans le développement du mélanome, en agissant soit comme une cytokine cytotoxique, soit en favorisant la mise en place d'un microenvironnement inflammatoire tumorigène. Dans ce travail, nous montrons que la croissance tumorale de lignées cellulaires de mélanome, exprimant des niveaux élevés de la molécule du Complexe Majeur d'Histocompatibilité I (CMH-Ihigh), est considérablement diminuée chez les souris déficientes en TNF-a, et que ceci est associé à une augmentation des lymphocytes TCD8 + infiltrant les tumeurs (TIL CD8+). L'immunodéplétion des cellules T CD8+ restaure entièrement la croissance du mélanome chez les souris TNF-/-. A l'inverse, l'administration systémique d'Etanercept inhibe la croissance deu mélanome CMH-Ihigh chez les souris immunocompétentes mais pas chez les souris immunodéficientes (IFNy-/-, CD8-/- ou nude). De plus, la croissance du mélanome CMH-Ihigh est réduite chez les souris dépourvues de TNF-R1, mais pas TNF-R2. D'autre part, les souris TNF-/- ou, TNF-R1-/-, ainsi queet également les souris WT traitées à l'Etanercept, présentent une augmentation intra-tumorale de veinules endothéliales hautes (HEV), entourées par une importante densité de cellulaire de LTTIL CD8+. Enfin, le TNF-a induit la mort in vitro des lymphocytes T CD8+ activés, et cela d'une manière dépendantee du TNF-R1,-dépendante, phénomène pouvant limiter l'accumulation de cellules T CD8+ infiltrant les tumeurs chez les animaux sauvagesWT. La nSMase 2, qui peut être activée par le TNF-a, induit l'hydrolyse de la sphingomyéline en céramide, un anti-oncometabolite putatif dans le mélanome. Nous montrons pour la première fois que la surexpression de la nSMase 2 dans des cellules de mélanome murin B16K1, n'altère pas, in vitro, les propriétés tumorales intrinsèéques des cellules (proliférationcroissance, formation de colonies en agar et de sphéroïdes), mais réduit considérablement la croissance tumorale chez les souris sauvages. L'analyse de la tumeur a montré que la surexpression de la nSMase 2 induit une accumulation de céramide et de TIL CD8+. De manière intéressante, la surexpression de cette phospholipase n'altèére pas la croissance tumorale chez des souris immunodéficientes (telles que les souris nude ou CD8-/-), ce qui indique que l'inhibition de croissance tumorale induite par la nSMase 2 implique une réponse immune dépendante des lymphocytes T CD8+. De plus, l'utilisation d'un mutant catalytiquement inactif de l'enzyme n'a pas d'effet sur la croissance de la tumeur B16K1, mettant en évidence que l'activité enzymatique de la sphingomyélinase est nécessaire aux effets biologiques observésà l'observation de l'ensemble de ces phénomènes. L'ensemble deCollectivement, notre études observations indiquent que la signalisation du TNF-a, dépendante du TNF-R1, altère l'efficacité anti-tumorale de l'infiltrat des cellules T CD8+. Cette signalisation peut servir de cible potentielle afin de favoriser une réponse immunitaire dépendante des cellules T CD8 + dans le mélanome. D'autre part, la génération de céramide induite par la nSMase 2 dans les cellules de mélanome augmente l'infiltrat des TIL CD8+ et diminue la croissance de la tumeur. Ainsi, l'inhibition du TNF-a ou bien l'augmentation des taux intra-tumoraux de céramide, peuvent servir depourrait constituer une stratégies thérapeutiques originales pour stimuler la réponse immunitaire anti-cancéreuse dans le mélanome.

  • Titre traduit

    Role of TNF alpha and sphingomyelin-ceramide pathway in B16 melanoma progression and associated immune response


  • Résumé

    Melanoma is a highly metastatic and bad-prognosis skin cancer, which is frequently associated with the establishment of adaptive anti-melanoma immune response. Herein, we identified Tumor Necrosis Factor a (TNF-a) and neutral sphingomyelinase 2 (nSMase 2) as potent modulators of CD8 T cell-dependent immune response towards melanoma. TNF-a plays a dual, still enigmatic, role in melanoma, either acting as a cytotoxic cytokine or favoring a tumorigenic inflammatory microenvironment. Herein, the tumor growth of melanoma cell lines expressing major histocompatibility complex class I molecules at high levels (MHC-Ihigh) was dramatically impaired in TNF-deficient mice and this was associated with enhanced CD8+ tumor-infiltrating T lymphocytes (TILs). Immunodepletion of CD8 T cells fully restored melanoma growth in TNF-/- mice. Conversely, systemic administration of Etanercept inhibited MHC-Ihigh melanoma growth in immunocompetent but not in immunodeficient (IFNy-/-, nude or CD8-/-) mice. MHC-Ihigh melanoma growth was also reduced in mice lacking TNF-R1, but not TNF-R2. TNF-/- and TNF-R1-/- mice as well as Etanercept-treated WT mice displayed enhanced intra-tumor content of high endothelial venules (HEV) surrounded by high CD8+ T cell density. Moreover, TNF triggered activated CD8+ T cell death in a TNF-R1-dependent manner, likely limiting the accumulation of tumor-infiltrating CD8+ T cells in WT animals. NSMase 2, which can be activated by TNF-a, triggers sphingomyelin breakdown to ceramide, a putative anti-oncometabolite in melanoma. Herein, we report for the first time that over-expressing nSMase 2 in B16K1 mouse melanoma cells, failed to alter in vitro growth properties, colony formation on soft agar as well as spheroid formation, but dramatically reduced tumor growth in syngeneic wild-type (i. E. , immunocompetent) mice. Analysis of tumor content showed that nSMase 2 over-expression triggers accumulation of both ceramide and CD8+ TILs. Interestingly, nSMase 2 over-expression did not impair tumor growth in immunodeficient mice (i. E. , nude and CD8-deficient mice), indicating that nSMase 2-induced tumor growth inhibition involved CD8+ T cell-dependent immune response. Sphingomyelinase enzyme activity was required for the above observations since overexpression of a catalytically inactive mutant of nSMase 2 had no effect on B16K1 tumor growth. Collectively, our observations indicate that TNF-R1-dependent TNF-a signaling impairs CD8+ T cell tumor infiltration and may serve as a putative target to favor CD8+ T cell-dependent immune response in melanoma. In sharp contrast, nSMase 2-triggered ceramide generation in melanoma cells enhances CD8+ TIL content and tumor growth inhibition. Inhibiting TNF or increasing intra-tumor ceramide content may serve as original therapeutic strategies to stimulate anti-cancer immune response in melanoma.

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  • Détails : 1 vol. (266 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 229-265

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  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque universitaire de sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 2014 TOU3 0248
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