Thèse soutenue

Caractérisation des clusters de lymphocytes T CD8+, T régulateurs FoxP3+ et des neutrophiles CD66b+ dans le cancer broncho-pulmonaire et son impact dans l'immunothérapie
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Auteur / Autrice : Yoan Velut
Direction : Diane Damotte
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Biologie moléculaire et cellulaire
Date : Soutenance le 12/12/2022
Etablissement(s) : Sorbonne université
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physiologie, physiopathologie et thérapeutique
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de recherche des Cordeliers (Paris ; 2007-....)
Jury : Président / Présidente : Stéphanie Graff-Dubois
Examinateurs / Examinatrices : Franck Pages
Rapporteurs / Rapporteuses : Emmanuel Donnadieu, Paul Hofman

Résumé

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Le cancer du poumon est la première cause de mortalité par cancer. Bien qu’ayant bénéficié des nombreuses avancées médicales dans la prévention, le diagnostic et le traitement des cancers, la survie des patients souffrants de cancer du poumon reste médiocre avec une survie à 5 ans d’environ 20%, tous stades confondus. L’influence du système immunitaire sur le contrôle et la progression tumorale est maintenant clairement établie. De nombreuses études ont démontré que la composition en cellules immunitaire du microenvironnement tumoral a un fort impact pronostique et prédictif de la réponse aux traitements. Dans ce contexte, l’immunothérapie ciblant notamment l’axe PD1/PD-L1 et CTLA4 a connu une croissance rapide, mais seulement 20% de patients vont bénéficier de ce traitement dans le cancer pulmonaire. Au delà de la densité des cellules immunitaires, l’influence mutuelle des cellules immunitaires impacte probablement leurs fonctions anti-tumorales et cet élément doit être pris en compte dans l’analyse des tumeurs. Ceci expliquerait les discordances observées entre la densité d’un sous-type cellulaire, la survie attendue et la survie réelle. Les travaux de l’équipe ont montré la présence de proximités cellulaires entre différentes cellules immunitaires du stroma tumoral. Dans ce travail, nous avons déterminé l’impact de ces contacts et les mécanismes cellulaires impliqués. Nous avons quantifié, par une approche d’immunohistochimie multiplexe, les interactions spatiales entre les lymphocytes T CD8+, les lymphocytes T FoxP3+ et les neutrophiles CD66b+ dans le microenvironnement tumoral de 3 cohortes de patients souffrant de cancers broncho-pulmonaires non à petites cellules (CBNPC), traités ou non par immunothérapie, radiothérapie et leurs impacts pronostiques et prédictifs de la réponse aux traitements. Nous avons complété notre étude par des analyses en cytométrie de flux, d’expression de gènes et de protéomique et transcriptomique spatiale. Un Index d’interaction normalisé (IND) a été calculé pour normaliser la densité des interactions entre 2 types cellulaires par rapport à leurs densités respectives. Nous avons montré l’impact pronostique de l’IND, en particulier l’IND CD66b-FoxP3, sur la survie globale. Par cytométrie en flux nous avons observé une diminution de l’expression des checkpoints immunitaires CTLA-4, TIM-3 et LAG-3 et une augmentation de l’expression de PD-1 sur les lymphocytes T CD8+, mais pas sur les lymphocytes T CD4+ lorsque l’IND est élevé. Une analyse d’expression de gènes dans le microenvironnement tumoral a montré que l’IND était lié à un environnement tumoral immunosuppresseur, avec une diminution de l’expression des gènes impliqués dans l’activation et la différenciation des cellules immunitaires, et une surexpression de gènes du versant épithélial de la transition épithélio-mésenchymateuse. Nous avons confirmé ces résultats par Digital Spatial Profiling en analysant l’expression de protéines de l’immunité à l’échelle paucicellulaire. Nous avons observé une augmentation de l’expression des protéines de co-stimulation et d’activation sur les lymphocytes T CD8+ dans les régions d’interaction, comparé aux régions de CD8 « libres ». L’utilisation d’une base de données en ligne de transcriptomique spatiale à l’échelle cellulaire (CosMx) a permis de confirmer la régulation des fonctions immunitaires dans les interactions cellulaires comparé aux cellules « libres » d’interaction. Ces interactions cellulaires influencent la réponse aux thérapies conventionnelles, notamment l’IND CD66b-FoxP3, mais ne parait pas modifier l’efficacité des immunothérapies. L’ensemble de ces résultats suggère que les interactions entre les neutrophiles et les lymphocytes T FoxP3+ favorisent l’activation des lymphocytes T CD8+ et une réponse anti-tumorale efficace, soulignant la complexité de l’immunité anti-tumorale, dont son organisation et les interactions cellulaires présents.