Bystander IFN-Y activity promotes widespread and sustained cytokine signaling altering the tumor microenvironment

par Ronan Thibaut

Thèse de doctorat en Biologie cellulaire et moléculaire

Sous la direction de Philippe Bousso.

Soutenue le 10-10-2019

à l'Université de Paris (2019-....) , dans le cadre de École doctorale Bio Sorbonne Paris Cité (Paris ; 2014-....) , en partenariat avec Unité d'Immunité Innée (Paris) (équipe de recherche) .

Le président du jury était Rachel Golub.

Le jury était composé de Philippe Bousso, Rachel Golub, Marc Bajénoff, Yannick Guilloux, Nadège Bercovici, Grégoire Altan-Bonnet.

Les rapporteurs étaient Marc Bajénoff, Yannick Guilloux.

  • Titre traduit

    La diffusion de l’IFN- favorise une modification profonde et prolongée du micro-environnement tumoral


  • Résumé

    La croissance tumorale peut être détectée et ralentie par le système immunitaire. Des cellules de l’immunité innée, comme les cellules NK et les cellules iNKT, ainsi que des cellules de l’immunité adaptative, comme les lymphocytes T CD8+ cytotoxiques, sont capables de tuer les cellules tumorales et de coopérer pour éliminer une tumeur en développement. Leur action s’exerce également à travers leur sécrétion de cytokines comme l’IFN-. l’IFN- a des effets pléiotropes au sein du micro-environnement tumoral. Il augmente l’expression du Complexe Majeur d’Histocompatibilité de classe I à la surface des cellules tumorales, ce qui rend celles-ci plus sensibles à leur mort cellulaire induite par les lymphocytes T cytotoxiques. Il peut également réduire leur prolifération, induire directement leur mort ou même agir indirectement sur l’ensemmble du micro-environnement tumoral en réduisant l’angiogenèse. Malgré notre compréhension des effets de l’IFN-, nous ne connaissons pas bien son activité spatio-temporelle dans la tumeur. Durant mon doctorat, je me suis donc demandé si l’IFN- agissait spécifiquement dans des zones discrètes de la tumeur, situées autour des cellules immunitaires qui le produisent, ou s’il est capable de diffuser et d’agir d’une manière globale dans tout le micro-environnement tumoral. Je me suis aussi intéressé au temps d’exposition nécessaire à l’IFN- pour induire un changement fonctionnel et phénotypique important chez les cellules tumorales. J’ai pu montrer que, bien que produit localement par les lymphocytes T, l’IFN- possède une activité large au sein de la tumeur. En utilisant conjointement des approches de microscopie intravitale biphotonique et un reporter de la translocation nucléaire de STAT1, j’ai montré que la signalisation par l’IFN- se produisait à des endroits de la tumeur distants des sites de sécrétion par les lymphocytes T. Ces résultats suggèrent une diffusion importante de l’IFN- suite à sa sécrétion, qui aboutit à un champ cytokinique baignant l’ensemble de la tumeur. Enfin, mon travail a démontré qu’une exposition soutenue à l’IFN- était nécessaire pour que les cellules tumorales modifient leur fonction et phénotype.


  • Résumé

    Tumor growth can be detected and restricted by the immune system. Innate immune cells, such as Natural Killer (NK) cells or invariant NK T (iNKT) cells, as well as adaptive immune cells such as cytotoxic CD8+ T cells, are able to kill tumor cells and cooperate towards tumor elimination. Their action can also be achieved through their secretion of cytokines like IFN-γ. IFN-γ has pleiotropic effects in the tumor microenvironment. It enhances Major Histocompatibility Complex (MHC) class I expression on tumor cells, which makes them more sensitive to T cell-mediated lysis. It can also reduce their proliferation or directly induce cell death but also act indirectly on the tumor microenvironment by reducing angiogenesis. Despite a good understanding of IFN-γ−mediated effects, little is known about its spatiotemporal activity in the tumor. During my Ph.D, I thus wondered whether IFN-γ specifically acted in discrete areas of the tumor around the immune cells that produce it, or whether it is able to diffuse and widely act in the whole tumor microenvironment. I also focused on understanding the duration to which tumor cells need to be exposed to IFN- γ in order for the cytokine to alter their function and phenotype. I was able to show that, despite being produced locally, T cell-derived IFN-γ had a broad bystander activity in the tumor. Using two-photon intravital imaging and a reporter of Signal Transducer and Activator of Transcription 1 (STAT1) nuclear translocation, I showed that IFN-γ signaling was occuring at distant sites from producing T cells. Those findings suggest an extensive diffusion of IFN- γ following its secretion which leads to a cyokine field bathing the entire tumor microenvironment Finally, my work demonstrated that sustained IFN-γ exposure is needed to alter tumor cell phenotype and functions


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