Contribution des neutrophiles infiltrant les tumeurs dans la progression des carcinomes épidermoïdes cutanés : neutrophiles et cancer

par Sokchea Khou

Thèse de doctorat en Interactions moléculaires et cellulaires

Sous la direction de Véronique Braud.

Soutenue le 18-03-2019

à Côte d'Azur , dans le cadre de École doctorale Sciences de la vie et de la santé (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) , en partenariat avec Université de Nice (1965-2019) (établissement de préparation) , Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire (Sophia Antipolis, Alpes-Maritimes) (laboratoire) et de Institut de pharmacologie moléculaire et cellulaire (laboratoire) .

Le président du jury était Paul Hofman.

Le jury était composé de Paul Hofman, Catherine Paul, Antonio Sica, Julien Cherfils-Vicini, Marie-Cécile Michallet.

Les rapporteurs étaient Catherine Paul, Antonio Sica.


  • Résumé

    Les carcinomes cutanés constituent les cancers les plus fréquents chez l’homme et leur incidence est en constante croissance. Il en existe deux principaux types : les carcinomes baso-cellulaires et les carcinomes épidermoïdes. Les facteurs de risque sont principalement l’exposition aux rayons UV et l’immunosuppression. Ils sont traités par chirurgie ou par radiothérapie mais peuvent parfois évoluer vers des formes incurables. De nouvelles alternatives thérapeutiques sont donc nécessaires. L’immunothérapie est une récente révolution dans le traitement des cancers qui vise à réactiver l’immunité des patients cancéreux. Les carcinomes cutanés pourraient en bénéficier car ils se développent lors de situations d’immunosuppression. L’immunosurveillance implique à la fois les cellules immunitaires et le microenvironnement tumoral comme le stroma. Lorsque les réponses anti-tumorales, notamment médiées par les lymphocytes T CD8+ sont efficaces, on parle de phase d’élimination. Puis vient une phase d’équilibre où la tumeur reste stable et enfin, lors de la phase finale d’échappement, des mécanismes d’immunosuppression permettent à la tumeur de croître. Les neutrophiles, des cellules immunitaires de type myéloïde, sont recrutées très rapidement aux sites d’inflammation et au sein des cancers. Une méta-analyse récente sur 39 types de cancers humains a pu associer ces cellules aux plus mauvais pronostiques cliniques. Elles sont impliquées dans des fonctions anti-tumorales et pro-tumorales. Cette polarisation semble induite respectivement par l’interféron de type I et le TGF-β. Leur rôle lors de cancers et en particulier dans les carcinomes cutanés reste encore largement incompris. Notre objectif a été de caractériser les fonctions des neutrophiles et leur contribution au développement des carcinomes épidermoïdes. Pour cela, nous avons utilisé premièrement, un modèle de carcinogénèse cutanée chimio-induite. La tumorigénèse est séquentielle et donc très représentative du carcinome cutané chez l’homme. Dans ce modèle, nous observons une infiltration massive des neutrophiles au stade précancéreux et cancéreux. Une analyse de l’expression génique des neutrophiles isolés des lésions précancéreuses et cancéreuses et des peaux environnant ces lésions a été réalisée, qui montre une signature génique spécifique des neutrophiles des lésions, comparée aux peaux environnantes. Des comparaisons d’expression génique différentielle illustrent que les neutrophiles des lésions possèdent des fonctions pro-tumorales comparés aux neutrophiles des peaux.Deuxièmement, nous avons mis en place un modèle de greffe intradermique d’une lignée de carcinome épidermoïde. Une déplétion spécifique des neutrophiles retarde significativement la croissance tumorale, ce qui confirme le caractère pro-tumoral des neutrophiles. Nous avons caractérisé les mécanismes mis en jeu, qui incluent la génération de ROS et iNOS favorisant la croissance tumorale et une suppression de l’activation et de la prolifération des lymphocytes T CD8+ anti-tumoraux. Les neutrophiles produisent de l’arginase 1 qui dégrade l’arginine et inhibe la prolifération des lymphocytes T. Par ailleurs, l’environnement tumoral induit l’expression de PD-L1 en surface des neutrophiles et de PD1 en surface des lymphocytes T CD8+ et CD4+. Ceci suggère que l’interaction PD-L1/PD1 contribue à l’immunosuppression. De plus, une corrélation positive et significative a été observée entre la taille des tumeurs et la fréquence des neutrophiles exprimant PD-L1 au sein de ces tumeurs. Au vu de ces résultats, il semble intéressant d’évaluer les immunothérapies bloquant l’interaction PD-L1/PD1 dans le traitement des carcinomes cutanés. Ces traitements pourraient être combinés avec ceux qui bloquent le recrutement ou les fonctions des neutrophiles. Il reste à évaluer si la fréquence de neutrophiles exprimant PD-L1 peut être un bon marqueur de prédiction de la réponse aux immunothérapies anti-PD-L1 ou anti-PD1.

  • Titre traduit

    Contribution of tumor-associated neutrophils in the course of cutaneous squamous cell carcinoma : neutrophils and cancer


  • Résumé

    Non-melanoma skin carcinomas are the most frequent cancers in Human and their incidence is constantly increasing. Two main types exist: the cutaneous basal cell carcinoma (cBCC) and the cutaneous squamous cell carcinomas (cSCC). Risk factors include sun radiation and immunosuppression. These cancers are mainly treated with surgery and radiotherapy but they can reach an incurable stage. For this reason, novel therapeutic alternatives are needed. At present, immunotherapies constitute a revolution in the treatment of cancers. Its mechanism of action relies on the stimulation of the immune system of cancer patients, so that they develop efficient anti-tumoral immune responses. cSCC may benefit from this type of treatment as they generally develop in the context of an immunosuppression. Immune surveillance involves both immune cells and the tumor microenvironment, in particular the stroma. During the elimination phase, the anti-tumoral responses, mediated mainly by CD8+ T lymphocytes, are efficient. Then, there is an equilibrium phase in which the tumor is stable before the escape phase, when the tumor can evade immune surveillance and grow. Our research interest focused on neutrophils, a subset of myeloid cells that are very rapidly recruited to the sites of inflammation and inside tumors. A recent meta-analysis of 39 human malignancies showed that neutrophils are associated with the worst clinical outcome. Neutrophils harbor both anti- and pro-tumoral functions. This polarization seems to be dependent on type I interferon and TGF-β, respectively. It remains to establish the exact role played by neutrophils in cancer and specifically in skin carcinomas. The aim of our research was to further characterize the functions and the contribution of neutrophils to the development of cutaneous squamous cell carcinomas. We first used a chemically-induced skin carcinoma mouse model that recapitulates the different stages of skin carcinoma development in Human. In this model, we saw a massive infiltration of neutrophils at the precancerous and cancerous stages. We performed transcriptomic analysis of highly purified neutrophil populations from precancerous, cancerous lesions and from the surrounding skin controls. These data revealed a specific gene signature in neutrophils from lesions compared to surrounding skins. Differential gene expression analysis identified a pro-tumoral phenotype for neutrophils infiltrating lesions compared to skins. In a second approach, we studied the growth of a cSCC cell line grafted in the dermis of mice. Specific depletion of neutrophils significantly delayed tumor growth, thus indicating that neutrophils were pro-tumoral. Mechanisms of action included the production of ROS and NO that favor tumor growth and the immune suppression of anti-tumoral responses mediated by tumor-associated CD8+ T cells. In the tumor, neutrophils produced arginase 1 which catalyzes the degradation of arginine, thus inhibiting the proliferation of CD8+ T cells. In addition, we found that the tumor microenvironment induced PD-L1 expression at the cell surface of neutrophils and concomitantly, PD1 on CD8+ and CD4+ T cells. These results suggested that PD-L1/PD1 interaction triggers immune suppression and contributes to SCC progression. Indeed, a positive and significant correlation was observed between tumor size and frequencies of PD-L1-expressing neutrophils inside tumors. Collectively, these results suggest that it is relevant to assess immunotherapies that block PD-L1/PD1 interaction for the treatment for cSCC. These approaches could be combined with treatments that aim to block the recruitment or inhibit neutrophils. Moreover, it remains to evaluate whether the frequency of PD-L1-expressing neutrophils could constitute a good predictive marker of the response to anti-PD-L1 and anti-PD1 immunotherapies.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Côte d'Azur. Service commun de la documentation. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.