Valeur prédictive du récepteur NKp30 dans la réponse à l’imatinib mesylate des tumeurs stromales gastrointestinales et identification d’un nouveau mécanisme inhibiteur des cellules Natural Killer par la voie TNFα/TNFR2/BIRC3/TRAF1

par Alexandre Ivagnes

Thèse de doctorat en Aspects moléculaires et cellulaires de la biologie

Sous la direction de Laurence Zitvogel.

Soutenue le 29-09-2017

à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Cancérologie, Biologie, Médecine, Santé (Villejuif, Val-de-Marne) , en partenariat avec Immunologie des tumeurs et immunothérapie (Villejuif, Val-de-Marne) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement opérateur d'inscription) .

Le président du jury était Pierre Galanaud.

Le jury était composé de Laurence Zitvogel, Pierre Galanaud, Sophie Ugolini, Eric Tartour, Isabelle Cremer, Anne Caignard.

Les rapporteurs étaient Sophie Ugolini, Eric Tartour.


  • Résumé

    Depuis ces 10 dernières années, l’immunothérapie est à l’avant-garde de la thérapie anticancéreuse. Les cellules Natural Killer (NK) font partie du système immunitaire inné et possèdent la capacité unique de lyser les cellules tumorales sans activation préalable par un antigène spécifique. Elles jouent un rôle majeur dans le contrôle de plusieurs cancers hématologiques et solides dont les tumeurs stromales gastrointestinales (GIST). Leur activation dépend de l’équilibre entre leurs récepteurs activateurs et inhibiteurs. Les Natural Cytotoxicity Receptors (NCR) font partis des récepteurs activateurs les plus importants dans leur reconnaissance des cibles et comprennent le NKp30, NKp44 et NKp46. Le NKp30 possède 3 isoformes: NKp30a et NKp30b sont immunostimulantes induisant la sécrétion d’Interféron (IFN) γ et de Tumor necrosis factor (TNF) α alors que NKp30c est immunosuppressive favorisant la production d’interleukine 10 (IL-10). L’IFNγ est un puissant activateur des cellules immunitaires tandis que l’IL-10 est une cytokine anti-inflammatoire. Le TNFα a été décrit initialement comme un facteur sérique induisant la nécrose des tumeurs, cependant son rôle a depuis été élargi à des fonctions homéostatiques. De nombreuses études laissent à penser que les fonctions antitumorales des cellules NK ne se limitent pas à l’élimination des cellules tumorales. Malgré les progrès importants réalisés dans la compréhension des cellules NK, de nombreux travaux sont encore à mener pour exploiter pleinement leur potentiel antitumoral.Notre équipe a démontré l’importance capitale des cellules NK dans les GIST. Ainsi l’infiltrat NK prédit la survie sans progression des patients. De plus nous avons montré que l’expression préférentielle de l’isoforme immunosuppressive NKp30c impactait négativement le pronostic des patients GIST. Suite à ces résultats, nous avons cherché à mieux caractériser l’impact des isoformes du récepteur NKp30 chez les patients GIST en réponse à l’IM. Dans un premier temps, nous avons démontré qu’un haut ratio d’expression entre NKp30b et NKp30c prédisait une meilleure réponse à l’imatinib mesylate (IM, un inhibiteur de tyrosine kinase, traitement de référence des GIST) et que l’expression des isoformes de NKp30 impactait l’environnement cytokinique de la tumeur. De plus, nous avons établi pour la première fois le lien entre la présence de ligands solubles de NKp30, B7 Homolog 6 soluble (sB7-H6) et BCL2 Associated Athanogene 6 soluble (sBAG6), et la diminution de la survie sans évènement des patients GIST traités à l’IM.Malgré l’infiltration immunitaire de nombreuses tumeurs, les fonctions antitumorales des lymphocytes sont inhibées par le microenvironnement tumoral. Ainsi, nous avons étudié quelles voies de signalisation étaient associées à l’inhibition des cellules NK présentes dans cet environnement. Pour cela, nous avons réalisé un microarray à partir des cellules NK infiltrant les GIST et avons mis en évidence le rôle délétère de la voie TNFα/TNF Receptor 2/Baculoviral IAP Repeat Containing 3 (BIRC3)/TNF Receptor Associated Factor 1 (TRAF1) dans la fonctionnalité des cellules NK. En effet, l’activation de cette voie dans les cellules NK entraine la diminution de la transcription du gène du récepteur activateur NKp46 ainsi que son expression membranaire. Cette diminution était corrélée avec l’expression de l’isoforme NKp30c. Par ailleurs, nous avons pu mettre en évidence chez la souris que le TNFα facilitait la dissémination métastatique de la lignée tumorale sensible aux cellules NK B16F10.Nos résultats sur les cellules NK ont renforcé leur grand potentiel en tant que cible thérapeutique pour l’immunothérapie anticancéreuse. En effet, l’importance du récepteur NKp30 et de ses isoformes dans la prédiction de la réponse à l’IM dans les GIST et la mise en évidence d’un nouveau mécanisme inhibiteur des cellules NK par la voie TNFα/TNFR2/BIRC3/TRAF1 ouvrent la voie à de nouvelles stratégies dans le traitement des cancers.

  • Titre traduit

    Predictive value of the NKp30 receptor in the imatinib mesylate response of gastrointestinal stromal tumors and identification of a novel NK cell inhibitory mechanism via the TNFα/TNFR2/BIRC3/TRAF1 pathway


  • Résumé

    Over the last 10 years, immunotherapy has been at the forefront of cancer therapy. Natural Killer (NK) cells are part of the innate immune system and have the unique ability to lyse tumor cells without any antigen specific priming. They have a key prognostic role in several hematological and solid cancers including gastrointestinal stromal tumors (GIST). A balance between activating and inhibitory receptors triggers NK cell activation. Natural cytotoxicity receptors (NCR) are among the most clinically relevant activating receptors and include NKp30, NKp44 and NKp46. NKp30 can be expressed in 3 different isoforms: NKp30a and NKp30b are both immunostimulatory, inducing interferon (IFN) γ and tumor necrosis factor (TNF) α secretion whereas NKp30c is immunosuppressive, producing interleukin 10 (IL-10). IFNγ is a potent activator of immune cells whereas IL-10 is an anti-inflammatory cytokine. TNFα was first described as a serum factor, inducing tumor necrosis but its role has since been broadened to homeostatic functions. Ample evidence suggests that anti-tumor functions of NK cells are tightly regulated and expand far beyond the simple killing of malignant cells. Despite the tremendous progress in understanding NK cell biology, further work is warranted to fully exploit the anticancer potential of these cells.Our group demonstrated the crucial role that NK cells have in GIST. Indeed, NK cell infiltrate positively correlates with progression-free survival. Moreover, we showed that the preferential expression of the immunosuppressive isoform NKp30c, negatively impacts the clinical outcome of GIST patients. To further extend these observations, we explored the influence of various NKp30 isoforms in GIST patients.Firstly, we revealed that a high ratio between the expression of NKp30b and NKp30c isoforms predicted a stronger imatinib mesylate (IM) response (a tyrosine kinase inhibitor, TKI – first line standard of care in GIST) and that tumor cytokine milieu is modified following NKp30 isoform expression. Furthermore, we demonstrated a link between the presence of soluble ligands of NKp30, soluble B7 Homolog 6 (sB7-H6) and soluble BCL2 Associated Athanogene 6 (sBAG6), and a decrease in event-free survival in IM-treated GIST patients.Despite the presence of immune infiltration in many tumors, antitumor functions of lymphocytes are inhibited by the tumor microenvironment. Thus, we explored which signaling pathways were associated with NK cell inhibition in the tumor microenvironment. To do so, we performed a microarray from GIST infiltrating NK cells which highlighted the deleterious effect of TNFα/TNF Receptor 2/Baculoviral IAP Repeat Containing 3 (BIRC3)/TNF Receptor Associated Factor 1 (TRAF1) pathway on the function of NK cells. Next, we demonstrated that activation of this pathway in NK cells decreased gene transcription and protein expression of the activating receptor NKp46 (also called Natural Cytotoxicity Triggering Receptor 1 NCR1). This decrease positively correlated with NKp30c isoform expression. Moreover we showed that in mice, TNFα increases the metastatic dissemination of the NK sensitive tumor cell line, B16F10.Results from our research on NK cells strengthen the potential of NK cells as a therapeutic target for anti-tumor immunotherapy. Taken together, this thesis demonstrates the key role of the NKp30 receptor and its isoforms in the IM therapy as predictive marker in GIST response and describes for the first time a new NK cell inhibitory mechanism via the TNFα/TNFR2/BIRC3/TRAF1 pathway, paving the way for novel therapeutic strategies in cancer treatment.


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