Étude du microenvironnement immunitaire des tumeurs du poumon avec réarrangement ALK et rôle des lymphocytes résidents mémoires dans les tumeurs muqueuses (poumon, ORL)

par Hélène Pinot Roussel

Thèse de doctorat en Immunologie

Sous la direction de Eric Tartour.

Soutenue le 17-11-2016

à Sorbonne Paris Cité , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris) , en partenariat avec Université Paris Descartes (1970-2019) (établissement de préparation) .

Le président du jury était Cécile Badoual.

Le jury était composé de Eric Tartour, Cécile Badoual, Christos Chouaïd, Paul Hofman, Jacques Cadranel, Elizabeth Fabre.

Les rapporteurs étaient Christos Chouaïd, Paul Hofman.


  • Résumé

    Les cancers du poumon se placent au quatrième rang des cancers tous sexes confondus et constituent la première cause de mortalité par cancer pour l’homme et la troisième chez la femme. Le pronostic est sombre avec une survie relative globale estimée à 43% à 1 an et 14% à 5 ans. Les adénocarcinomes, les carcinomes épidermoïdes et les carcinomes à grandes cellules selon la classification OMS 2015 correspondent à 85% de ces cancers. Les adénocarcinomes pulmonaires ont été scindés en de multiples entités grâce aux progrès des techniques de biologie moléculaire ayant permis d’identifier différentes mutations (EGFR, RAS..) ou réarrangement chromosomique (EML4-ALK), à l’origine de ces tumeurs. Différentes thérapies ciblées ont pu ainsi être développées afin de contrecarrer ces anomalies tels que le crizotinib en cas de réarrangement EML4-Alk ou l’erlotinib en cas de mutation de l’EGFR. Chacun de ces sous-types tumoraux a une présentation clinique et une évolution qui lui est propre. Nous nous sommes particulièrement intéressés au réarrangement ALK, car la génération de néoépitopes dérivés de ce réarrangement pourrait induire une réponse immunitaire. Par ailleurs, il avait été montré dans des lymphomes qu’une translocation NPM-ALK induisait l’expression de PD-L1 via Stat 3. Or la liaison de PD-L1 à PD-1 exprimé par les lymphocytes T (LT) délivre un signal inhibiteur à ces cellules. Ce mécanisme d’échappement constitue une cible thérapeutique via des anticorps qui bloquent cette interaction. Le premier objectif de ce travail a consisté à caractériser la réponse immunitaire effectrice (LT-CD8) et les mécanismes régulant cette réponse (expression de PD-L1, de PD1, infiltration par des LT régulateurs, perte du CMH de classe 1) dans les adénocarcinomes du poumon avec un réarrangement ALK. Cette étude a été réalisée avec une nouvelle méthode de quantification des cellules immunes reposant sur une analyse multiparamétrique in situ fluorescente avec une analyse spectrale permettant de s’affranchir des problèmes de compensation de fluorescence. J’ai montré que les tumeurs du poumon avec un réarrangement ALK exprimaient plus fréquemment PD-L1 que les tumeurs non mutées ou présentant une mutation de l’EGFR. Si le nombre médian de lymphocytes T-CD8+, exprimant ou non PD1 ne différait pas entre les différents groupes, nous avons montré que les tumeurs ALK réarrangé présentaient, avec une fréquence plus grande, une expression de PD-L1 associée à un infiltrat LT-CD8+ total ou intratumoral ou CD8+PD1+ total ou intra-tumoral supérieurs à la médiane. Cette corrélation n’était pas retrouvée, ni dans les ADC EGFR muté ni dans les ADC non ALK, non EGFR, non KRAS. L’expression de PD-L1 associée à l’infiltration par les LT-CD8 exprimant PD-1 sont considérées comme des biomarqueurs de réponse à l’immunothérapie par des anti-PD-1/PDL-1. Cette caractérisation du microenvironnement des tumeurs du poumon avec un réarrangement ALK pourrait permettre de mieux comprendre le profil de réponse des patients à cette immunothérapie. La paroi alvéolaire du poumon est une surface muqueuse séparant l’organisme du monde extérieur. Or il est connu que la réponse immunitaire muqueuse n’est pas similaire à la réponse observée dans le sang aussi bien en termes de phénotype des cellules présentes dans ces deux compartiments que par le mode de génération et d’induction de ces cellules. Dans un premier travail de l’équipe nous avons montré que seule une vaccination par voie nasale (voie muqueuse) permettait le recrutement dans une tumeur de la sphère ORL ou du poumon, de LT anti-tumoraux et la régression de tumeurs muqueuses ORL et pulmonaires, contrairement à une vaccination par voie systémique (intramusculaire). Cette efficacité de la vaccination muqueuse était associée à l’induction de lymphocytes T résidents mémoires (Trm) dans les sites muqueux (poumon, ORL) caractérisés par l’expression des intégrines CD103 et CD49a. (...)

  • Titre traduit

    Analyse of the tumor microenvironment of ALK rearranged adenocarcinoma and key role of the resident memory T cells in mucosal tumor


  • Résumé

    Lung cancer is the most common cause of cancer-related mortality worlwide and a therapeutic challenge. Approximately 5% to 6% of non-small cell lung carcinoma (NSCLC) have chromosomal rearrangements of the anaplastic lymphoma kinase (ALK) gene, which mainly involve the echinoderm microtubule–associated protein-like 4 (EML4) gene as a partner. Even if the ALK tyrosine kinase inhibitor (TKI), crizotinib, has been successfully developed in these patients, resistance invariably occurs leading to tumor relapse. The ALK rearranged protein is immunogenic, was shown to induce PD-L1 and highlight the potential of immunotherapy in this cancer. The first issue of our work was to set up an immunofluorescence multiplex platform to comprehensively analyse the tumor microenvironment of a retrospective cohort of 29 ALK positive ADC, compared to 27 EGFR mutated ADC and 25 wild type ADC. Mean number of total CD8+T cells expressing or not PD-1 and the ratio of CD8/regulatory T cells weren’t significantly different between the various subgroups. The percentage of tumor cells expressing PD-L1 were higher in the ALK positive ADC, than in the EGFR positive ADC or WT lung cancer. We found a significant correlation in ALK positive ADC between the number of total or intratumoral (intraT) CD8+ or PD-1+CD8+T and the expression of PD-L1 by tumor cells suggesting a possible role of adaptive immunity in the regulation of PD-L1 on these tumor cells. Furthermore, the percentage of patients displaying two criteria of clinical response (% PD-L1 on tumor cells and infiltration by intraT PD-1+CD8+ or CD8+T cells) was higher in the ALK positive ADC. According to our results, a subgroup of ALK rearranged lung ADC patients may represent good candidates to be treated by anti-PD-1/PD-L1 antibodies. The alveolar wall is a mucosal site in contact with the environment. Resident memory T cells (Trm) found most prominently at mucosal sites represent a new subset of long lived memory T cells that remain in tissue and do not recirculate. Due to their role in local immunity, strategies to elicit Trm after vaccination have been developed. We and others clearly showed that mucosal immunization were more efficient than the conventional systemic route (intramuscular, subcutaneous) to elicit Trm at the mucosal tumor site. Indeed, the mucosal route of immunization imprints T cells with a mucosal homing program defined by a profile of integrin and chemokine receptors promoting their homing to the site of initial activation. A correlation was observed between the ability to elicit these cells at the tumor site and the control of tumor growth. The second issue of this work was to characterize in a mouse model Trm after mucosal cancer vaccine administration and in human lung cancer. We first developed various original strategies (mucosal immunization, use of mucosal vector, modulation of TGF, parabiosis experiments) to elicit or inhibit Trm in a preclinical model of head and neck cancer. All these experiments converged to demonstrate that the induction of Trm are required for the control of tumor growth. In order to extrapolate this role of Trm in humans, we found that the number of Trm correlated with a better overall survival in lung cancer in multivariate analysis. The induction of Trm may represent a new surrogate biomarker for the efficacy of cancer vaccine.

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