Biologie des lymphocytes T CD4+CD73+ et sensibilité à l’immunosuppression médiée par les Treg dans le microenvironnement tumoral

par Nicolas Gourdin

Thèse de doctorat en Immuno-oncologie

Sous la direction de Christine Ménétrier-Caux.

Soutenue le 24-06-2016

à Lyon , dans le cadre de École Doctorale de Biologie Moléculaire Intégrative et Cellulaire (Lyon) , en partenariat avec Centre de Recherche en Cancérologie de Lyon (laboratoire) .

Le président du jury était Jean-François Nicolas.

Le jury était composé de Pedro Romero, Julien C. Marie.

Les rapporteurs étaient Nathalie Bonnefoy-Bérard, Lionel Apetoh.


  • Résumé

    Les lymphocytes T régulateurs (Treg) jouent un rôle prépondérant dans la tolérance du système immunitaire. En physiopathologie, un défaut quantitatif ou fonctionnel en Treg favorise le développement de maladies auto-immunes tandis que leur présence participe au développement tumoral. En particulier, la présence de Treg dans le stroma immunitaire de la tumeur (TiTreg) est de mauvais pronostic pour la survie des patientes atteintes de cancers du sein et de l'ovaire. Les Treg sont recrutés dans la tumeur via l'axe CCL22/CCR4 et sont activés et amplifiés via leur interaction avec les pDC et l'axe de co-stimulation ICOS-ICOSL qui favorise leurs capacités suppressives. Ce projet contribue aux efforts réalisés ces dernières années visant à la compréhension des mécanismes d'immunosuppression des Treg opérant dans les tumeurs humaines. En effet, ce projet met en évidence que les Ti-Treg humains expriment fortement l'ectonucléotidase membranaire CD39. Cette enzyme extracellulaire catabolise l'Adénosine tri-phosphate (ATP) en Adénosine Monophosphate (AMP) pouvant être ensuite dégradé, via l'ectonucléotidase CD73, en Adénosine (Ado). Alors que l'ATP représente une Alarmine (signal de danger extracellulaire) qui en particulier contribue à l'activation de l'inflammasome, l'Ado possède un fort pouvoir immunosuppresseur qui est illustré chez les patients atteints d'une déficience de l'enzyme Adénosine Déaminase (ADA), ne pouvant dégrader l'Ado en Inosine (Ino), développent un Syndrome d'Immunodéficience Sévère. Contrairement au Treg murins, les Treg humains n'expriment pas CD73. Cependant nous avons pu identifier une population de lymphocytes T CD4+ mémoires non régulateurs (Tconv) exprimant CD73 et coopérant ainsi avec les Treg CD39+ pour la génération d'Ado. Cette population présente une capacité accrue de sécrétion de cytokines inflammatoires (IFNgamma, IL-17A, IL-22, GM-CSF) et l'expression de molécules (CXCR3, CCR6, MDR1) caractéristiques du profil Th1/17. De plus ces cellules semblent être moins sensibles à une régulation médiée par les points de contrôles dits immune-checkpoints (ICPs) tel que PD-1, CTLA-4, TIM-3, TIGIT. Par contre, les Tconv CD73+ sont sensibles à l'Ado généré lors de la coopération avec les Treg CD39+ qui engendre l'inhibition de leur prolifération et de leur sécrétion d'IFNgamma et de GM-CSF mais pas de l'IL-17A. L'Ado qui agit localement, peut également entrainer la suppression des Tconv CD73neg dans l'environnement proche. L'ensemble de ces résultats montre que l'expression de CD73 caractérise une population de T CD4 effecteurs polyfonctionnelle Th1/17 qui est une cible privilégiée et coopérative de l'immunosuppression des Treg dans l'environnement tumoral. En outre l'action d'Ado transforme ce puissant effecteur anti-tumoral en cellule potentiellement pro-tumorale via l'unique sécrétion privilégiée d'IL17

  • Titre traduit

    Biology of CD73+CD4+ T lymphocytes and sensitivity to Treg-mediated immunosuppression


  • Résumé

    Regulatory T cells (Tregs) play a key role in the immune system tolerance. In pathophysiology, a quantitative or functional defect in Treg promotes development of autoimmune diseases while their presence involved in tumor development. In particular, the presence of Treg in the immune stromal tumor environment (Ti-Treg) is associated with a poor prognosis for survival of patients suffering from breast cancer and ovarian cancer. Treg are recruited in the tumor through the CCL22 / CCR4 axis and are activated and amplified through their interaction with pDC expressing costimulatory axis ICOS-ICOSL and promoting their suppressive capacity. This project contributes to the efforts made in recent years to understand suppressive mechanisms of Treg operating in human tumors. Indeed, this project demonstrates that humans Ti-Treg strongly express the membrane ectonucleotidase CD39. This extracellular enzyme catabolizes Adenosine-triphosphate (ATP) to adenosine-monophosphate (AMP) which can then be degraded through the ectonucleotidase CD73 into Adenosine (Ado). While ATP is an Alarmine (extracellular danger signal) that particularly contributes to the inflammasome activation, Ado has strong immunosuppressive effect which is illustrated in patients with deficiency of the enzyme Adenosine Deaminase (ADA), which cannot degrade Ado into Inosine (Ino) and develop an Immunodeficiency Syndrome Severe. Unlike murine Treg, human Treg do not express CD73. However we could identify a non-regulatory population of CD4+ T cells (Tconv) expressing CD73, and thus cooperating with CD39+ Treg for Ado generation. This population has an increased capacity of secretion of inflammatory cytokines (IFNgamma, IL-17A, IL-22, GM-CSF) and the expression of molecules (CXCR3, CCR6, MDR1) characteristics of Th1/17 profile. Moreover, these cells appear to be less sensitive to regulation mediated by the immunocheckpoints (ICPs), such as PD-1, CTLA-4, TIM-3, TIGIT. Nonetheless CD73+ Tconv are sensitive to Ado generated in cooperation with CD39+ Treg which induce the inhibition of their proliferation and their secretion of IFNgamma and GM-CSF but not IL-17A . Ado acting locally, can also inhibit the Tconv CD73neg in the surrounding environment. All these results show that the expression of CD73 characterizes a population of multifunctional effector T CD4 Th1/17, which is a specific and cooperative target of Treg immunosuppression in the tumor environment. In addition the action of Ado transforms this potent anti-tumor effector to potentially pro-tumor cells which only secret IL17

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