Dissertationen zum Thema „Inhibiteur de point de contrôle immunitaire“

Le récepteur ILT4 est un point de contrôle immunitaire, principalement exprimé par les cellules myéloïdes du système immunitaire. Dans le contexte cancéreux, ILT4 participe au développement tumoral en maintenant un microenvironnement immunitaire protumoral et en activant directement la prolifération tumorale. L’activation d’ILT4 par la molécule du complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) de classe I non-classique HLA-G induit des cellules myéloïdes tolérogènes. De plus, l’expression ectopique d’ILT4 a été rapportée dans plusieurs types de cancers. L’interaction entre l’angiopoiétine-like2 (ANGPTL2) et l’ILT4 promeut la prolifération de cellules de cancer du poumon non à petites cellules et inhibe leur apoptose. Cibler ce nouveau point de contrôle immunitaire par des anticorps bloquants est donc une approche prometteuse en immunothérapie. A la lumière de certaines limitations des anticorps conventionnels bloquants en thérapies des tumeurs solides, nous avons investigué le potentiel d’inhibiteurs basés sur des VHH. Ce petit format d’anticorps, dérivé des anticorps homodimériques de camélidés, allie les propriétés de spécificité des anticorps à celles des petites molécules. Grâce au criblage par phage-display d’une banque immunologique obtenue par immunisation d’un alpaga, nous avons sélectionné un VHH hautement affin et spécifique pour ILT4, qui inhibe l’interaction entre le récepteur et ses deux ligands. Nous avons démontré l’effet biologique antagoniste du VHH in vitro sur des modèles de cellules tumorales et de macrophages de type M2 protumoraux issus de monocytes. Ces premiers résultats de caractérisation supportent le développement futur de ce nouveau format d’anticorps VHH bloquant ILT4 en immunothérapie antitumorale
ILT4 (Immunoglobulin-Like Transcript 4) is an immune checkpoint receptor mainly expressed by myeloid immune cells. In cancer context, ILT4 participates in tumor development by maintaining a protumoral immuno-microenvironment and directly promoting tumor cell proliferation. ILT4 interaction with the non-classical MCH class I molecule HLA-G induces an immunosuppressive microenvironment by promoting tolerogenic myeloid cells. Moreover, the ectopic expression of ILT4 has been reported in several solid tumors. The activation of ILT4 by Angiopoietin-like-2 (ANGPTL2) promotes non-small cell lung tumor cell proliferation and inhibits cell apoptosis. Targeting this new immune checkpoint with blocking antibodies is therefore a promising cancer immunotherapy approach. In light of several drawbacks of classical IgG blocking antibodies in solid cancer, we investigated the potential of VHH-based inhibitors. This small monoclonal antibody format, derived from camelid homodimeric antibodies, combine the binding capacities of antibodies to the properties of small molecules. After immunization of an alpaca and phage-display screening, we selected a VHH with high affinity and specificity to ILT4 that inhibits the interaction of the receptor with both ligands. We validated the VHH’s biological antagonist activity on tumor cells and monocyte-derived pro-tumoral M2 like macrophages in vitro. These results support the potential of this new VHH-based antibody targeting ILT4 in cancer immunotherapy

La modification post-traductionnelle des chimiokines par la dipeptidyl peptidase-4 (DPP4 ou CD26) régule négativement le trafic des lymphocytes, et son inhibition améliore la migration des lymphocytes T et l'immunité anti-tumorale en préservant la forme fonctionnelle de CXCL10. En étendant ces résultats initiaux aux humains et à un modèle préclinique de carcinome hépatocellulaire, nous avons découvert un nouveau mécanisme par lequel l'inhibition de DPP4 améliore les réponses anti-tumorales par le recrutement des éosinophiles. Plus précisément, l'administration d'inhibiteurs de DPP4 (DPP4i) conduit à des concentrations tumorales plus élevées de CCL11 (ou eotaxine) et à une augmentation de la migration des éosinophiles exprimant CCR3 dans les tumeurs. Un meilleur contrôle de la croissance tumorale a été observé lors du traitement par DPP4i, un effet conservé chez les souris Rag2–/– mais abrogé uniquement lors de la déplétion des éosinophiles ou de l'inhibition de leur dégranulation. Nous avons également démontré que l'expression tumorale d’IL-33 était nécessaire et suffisante pour une réponse anti-tumorale médiée par les éosinophiles et que ce mécanisme contribuait à l'efficacité des inhibiteurs de points de contrôle immunitaires. Ces résultats révèlent un nouveau mécanisme par lequel le contrôle tumoral est médiée par IL-33 et les éosinophiles, mécanisme ici révélé lorsque les mécanismes endogènes de régulation immunitaire par DPP4 sont inhibés
Dipeptidyl peptidase-4 (DPP4 or CD26)–mediated post-translational modification of chemokines has been shown to negatively regulate lymphocyte trafficking, and its inhibition enhances T cell migration and tumor immunity by preserving functional CXCL10. In extending these initial findings to humans and pre-clinical hepatocellular carcinoma models, we discovered a new mechanism whereby DPP4 inhibition improves anti-tumor responses by eosinophil recruitment. Specifically, administration of DPP4 inhibitors (DPP4i) resulted in higher concentrations of CCL11 (or eotaxin) and increased CCR3-mediated eosinophil migration into mouse tumors. Enhanced tumor control was observed upon treatment with DPP4i, an effect strikingly preserved in Rag2–/– mice, and abrogated only upon depletion of eosinophils or inhibition of their degranulation. We further demonstrated that tumor expression of IL-33 was necessary and sufficient for eosinophil-mediated anti-tumor responses, and that this mechanism contributed to checkpoint inhibitor efficacy. These findings provide new insight into IL-33- and eosinophil-mediated tumor control, revealed when endogenous mechanisms of DPP4 immune regulation are inhibited

Les anticorps monoclonaux thérapeutiques ciblant les inhibiteurs de checkpoints immunitaires, tels que PD-1 et CTLA-4, ont pour objectif d'induire la réactivation de l'immunité anti-tumorale. Cependant, une limite à l'utilisation de ces immunothérapies anti-cancéreuses est l'émergence de toxicités auto-immunes ou irAEs (« immune-related adverse events »). La survenue d'effets secondaires spécifiquement associés à ce type de traitement est observée chez 30 à 90% des patients. De plus, les toxicités peuvent nécessiter une réduction ou un arrêt de l'immunothérapie. Des premières études ont démontré une importante implication des lymphocytes T, ciblés par les immunothérapies, dans l'émergence d'effets secondaires. Cependant, une contribution importante des lymphocytes B dans les réponses anti-tumorales suggèrent également un rôle de l'immunité humorale dans ces toxicités. Une étude phénotypique et fonctionnelle des lymphocytes B périphériques et des autoanticorps circulants a donc été conduite sur deux cohortes de patients atteints de cancer solide, traités par immunothérapie et développant ou non des toxicités. La caractérisation des lymphocytes B périphériques au cours du traitement a été réalisé par cytométrie spectrale. De plus, un protocole de culture de lymphocytes B triés nous a permis d'étudier leur capacité de production d'anticorps et leur association avec l'émergence de toxicités. Des approches complémentaires ont été réalisées afin d'évaluer l'auto-réactivité sérique et plasmatique des patients au cours de l'immunothérapie, notamment chez des patients développant des effets secondaires cardiaque et/ou musculaire. L'étude des fonctions pathogéniques des auto-anticorps issus de patients et présentant des réactivités contre des antigènes cardiaques a été réalisée sur des lignées de cardiomyocytes et dans un modèle de sphéroïdes cardiaques. Chez les patients atteints de mélanome et développant des toxicités, une faible expression de molécules inhibitrices (FcγRIIB, CD85j et LAIR-1) à la surface des lymphocytes B périphériques a été observé. Par ailleurs, les lymphocytes B issus de patients atteints de cancer du poumon et développant des toxicités présentent une forte expression du marqueur d'activation CD95 et de re-circulation CXCR5. D'autre part, un enrichissement en populations de lymphocytes B hautement différenciées et activées a été identifié avant l'initiation du traitement chez les patients ayant développé des toxicités. De plus, nous avons identifié chez des patients présentant des toxicités des titres élevés d'auto-anticorps. Ces auto-anticorps peuvent être dirigés contre des autoantigènes cardiaques et musculaires chez des patients atteints de myocardites et/ou myosites. Pour finir, des résultats préliminaires ont permis d'identifier une fixation des auto-anticorps réactifs contre des antigènes cardiaques sur des lignées de cardiomyocytes. Le traitement de sphéroïdes cardiaques avec ces auto-anticorps peut induire une altération de leur contractilité et de la cinétique calcique associée. Nous avons donc mis en évidence une forte activation des lymphocytes B périphériques, associée à une production d'auto-anticorps, chez des patients ayant développé des effets secondaires. Ces résultats soutiennent un rôle potentiel de l'immunité humorale dans les mécanismes sous-jacents à l'émergence d'effets secondaires faisant suite aux immunothérapies anti-checkpoints immunitaires
Immune checkpoints inhibitors (ICI) have revolutionized the treatment of previously incurable malignancies. Unfortunately, the use of ICI also induces a bystander breakdown of peripheral tolerance leading to immune related Adverse Events (irAEs) in 30-90% of treated patients, drastically reducing quality of life and requiring therapy dose reduction or discontinuation. As ICI directly target T cells, they have been considered the main culprit for irAEs. Nevertheless, T cells cannot fully explain adverse events, and the role of B cells and their associated mechanisms have not been characterized. We therefore studied the involvement of peripheral B-cell compartment in irAEs, using both phenotypic and functional approaches, in two cohorts of solid cancer patients treated with anti-PD-1 and/or anti-CTLA-4 monoclonal antibodies. Deep phenotyping of B-cell subsets throughout the treatment and at the onset of irAEs has been performed by multi-parametric spectral flow cytometry. Subsequently, to analyze the functions of B-cell subsets, notably their ability to produce antibodies, we set-up a B-cell culture system allowing in vitro differentiation of B cells into antibody-secreting cells. This gave us the opportunity to analyze the antibody production by circulating B cells and their association with irAEs occurence. The screening of circulating B cells phenotype and function was conducted alongside the evaluation of the serum and plasma reactivity of cancer patients by complementary approaches (ELISA, Western Blot, Immunofluorescence assays). We found that, before treatment, patients that develop ICI-induced irAEs exhibit a significantly lower expression on B cell subsets of the FcγRIIB, CD85j and LAIR-1 inhibitory receptors in melanoma patients and higher expression of the CD95 and CXCR5, respectively activating and lymphoid organs re-circulatory markers in lung cancer patients. In addition, increased in baseline abundance of hyper-activated IgD- memory B cell subset or plasmablasts precursor were observed in patients that will undergo irAEs. Moreover, a part of irAEs patients exhibit baseline or ICI-induce circulating autoantibodies which could be directed against the related tissue of irAEs occurrence. Indeed, patients experiencing cardiac/muscular irAEs demonstrated autoantibodies directed against cardiac tissues and well-defined cardiac/muscle antigens. Finally, IgG derived from cardiac/muscular irAEs patients bound to human cardiomyocytes and perturbed the calcium kinetic and the contractibility of cardiac spheroids. These findings highlight a predisposition of irAEs incidence in patients with baseline highly activated and differentiated circulating B cells associated with autoantibody production. Overall, these results support the potential role of the humoral adaptative immunity in the mechanisms of ICI-induced irAEs

De nombreuses données suggèrent que le succès thérapeutique de certaines chimiothérapies conventionnelles, radiothérapies, ainsi que des thérapies ciblées est dû à leur capacité a induire la mort cellulaire immunogène (ICD), ce qui stimule la libération ou l'exposition des motifs moléculaires associés à un dommage (DAMPs) conduisant à leur reconnaissance par le système immunitaire, rétablissant ainsi l'immunosurveillance. En utilisant un criblage non polarisé, le crizotinib a été identifié en tant qu'inhibiteur de tyrosine-kinase ayant la capacité de stimuler la libération de caractéristiques distinctives de l’ICD. Des expériences faites par la suite ont montréque le crizotinib induit l'exposition de la calreticulin, la sécrétion d'ATP et la libération d’HMGB1, ainsi que le stress du réticulum endoplasmique dans les lignées cellulaires cancéreuses murines et humaines, notamment en combinaison avec les agents non immunogènes tel que le cisplatine. L’ICD causée par la combinaison du crizotinib avec la chimiothérapie a aussi été observée dans les cellules du cancer bronchique non à petites cellules (NSCLC), cellules ne possédant pas de mutations activatrices d’ALK ou ROS1 ; cela suggère un mode d'action hors-cible. Des études comparatives ont montré que seule la conformation utilisée en clinique, l’isoforme (R)-crizotinib, a la capacité de stimuler l’ICD ; le (S)-énantiomère ne possède pas ces caractéristiques. Combinées au cisplatine, les cellules fibrosarcome MCA205 et les cellules cancéreuses du poumon TC-1 traitées avec le crizotinib ont vacciné efficacement les souris immunocompétentes syngéniques contre la croissance des cellules vivantes de même type. Le crizotinib a amélioré l'efficacité de la chimiothérapie dans trois modèles de cancer du poumon orthotopiques : transplantable, induit par des carcinogènes et induites par les oncogènes. De façon remarquable, l’effet du crizotinib est aboli si un des signaux de l’ICD est bloqué. L'efficacité anticancéreuse dans chaque modèle s’est révélé être lié à l'infiltration de lymphocytes T, montrant l’implication d’une réaction immunitaire. Cela a été confirmé par des expériences chez des souris immunodéficientes (nu/nu, déficientes en thymodépendantes lymphocytes T) et dans des souris immunocompétentes dans lesquelles l’interféron gamma a été neutralisé à l’aide d’un anticorps ; l’effet du crizotinib était aboli dans les deux modèles. La combinaison du crizotinib avec le cisplatine a entraîné un accroissement de l'expression de PD-1, PDL-1 et CTLA-4 dans la tumeur, s’accompagnant par conséquent d'une sensibilisation importante des NSCLC à l'immunothérapie avec des anticorps anti-PD-1 et CTLA-4. Ainsi, la combinaison du crizotinib avec la chimiothérapie conventionnelle et les inhibiteurs des points de contrôle immunitaire peuvent être actifs contre le NSCLC. Les données présentées dans cette thèse pourraient faciliter la conception d’essais cliniques afin d’établir de nouvelles stratégies combinatoires pour le traitement des NSCLC
Accumulating evidence suggests that certain conventional chemotherapies, radiotherapies, as well as targeted therapies mediate their long-term therapeutic success by inducing immunogenic cell death (ICD), which stimulate the release or exposure of danger-associated molecular patterns from or on cancer cells, causing their recognition by the immune system, thus reinstating immunosurveillance. An unbiased screen identified crizotinib as a tyrosine kinase inhibitor that is potent in provoking hallmarks of ICD. In subsequent low-throughput validation experiments, crizotinib promoted Calreticulin exposure, ATP secretion, HMGB1 release, as well as ER stress in both human and murine cancer cells, especially if it is combined with normally non-ICD inducing chemotherapeutics such as cisplatin. ICD induced by the combination of chemotherapy and crizotinib was also observed in non-small cell lung carcinoma (NSCLC) cells lacking activating mutations of the crizotinib targets ALK and ROS1, suggesting an off-target-mediated mode of action. Comparative studies indicated that exclusively the clinically used (R) isoform of crizotinib was efficient in inducing cell death and stimulating ICD hallmarks whereas the (S) enantiomer lacked those characteristics. When combined with cisplatin, crizotinib-killed fibrosarcoma MCA205 cells as well as lung cancer TC-1 cells efficiently vaccinated syngeneic immunocompetent mice against a re-challenge with live cancer cells of the same types. Crizotinib improved the efficacy of chemotherapy with non-ICD inducers (such as cisplatin and mitomycin C) on three distinct (transplantable, carcinogen- or oncogene induced) orthotopic NSCLC models, none of which relied on the activation of ALK or ROS1. Of note these anticancer effects were completely lost if any of the ICD signals was blocked. These anticancer efficacies in different models were linked to an increased T lymphocyte infiltration as a sign of an immune response and were lost if such tumors grew on immunodeficient (nu/nu) mice that are athymic and hence lack thymus-dependent T lymphocytes, or on immunocompetent mice with a neutralization of interferon-. The combination of cisplatin and crizotinib led to an increase in the expression of CTLA-4, PD-1 and PD-L1 in tumors, coupled to a strong sensitization of NSCLC to immunotherapy with antibodies blocking CTLA-4 and PD-1. Hence, a combination of crizotinib, conventional chemotherapy and immune checkpoint blockade may be active against NSCLC, and these data might facilitate the design of clinical trials to evaluated novel combination regiments for the treatment of NSCLC

En raison du manque d'efficacité et de la toxicité des thérapies conventionnelles contre le cancer, la recherche s'est concentrée sur le développement de nouvelles stratégies. Ces efforts ont été à l'origine de l'essor de l'immunothérapie, dont les acteurs les plus récents sont les anticorps monoclonaux ciblant les points de contrôles immunitaires (PCI). Parmi ces inhibiteurs des PCI, on retrouve les anticorps ciblant la protéine de surface « Programmed Cell Death 1 », les anti-PD1, et ceux ciblant son ligand, « Programmed Cell Death Ligand 1 », les anti-PDL-1. Ces anticorps ont démontré une efficacité spectaculaire dans plusieurs types de cancers, et sont aujourd'hui couramment utilisés en clinique comme thérapies dans le mélanome, le cancer du poumon, de la vessie et du rein. Cependant, ces traitements ne profitent pas à tous les patients atteints de cancer, avec en moyenne 60% de résistance innée, et 25% de résistance acquise après une réponse primaire aux anticorps, variable selon le type de tumeur. Les phénomènes impliqués dans la résistance sont à l'heure actuelle peu connus. Ainsi, l'objectif de mon projet de recherche consistait à établir des modèles in vivo de résistance acquise aux anti-PD1 et anti-PDL 1. Pour ce faire, nous avons utilisé des tumeurs syngéniques de rein (RENCA), de vessie (MB49 et MBT-2) et de colon (MC38) et des souris immunocompétentes, que nous avons rendues résistantes aux traitements en les soumettant à des séries de réimplantation de tumeurs et de traitements, induisant une pression de sélection jusqu'à l'obtention d'un phénotype résistant. Le succès du blocage de l'axe PD1/ PDL-1 étant fortement lié à l'état du microenvironnement tumoral, nous avons mis en place un protocole d'immunophénotypage. Nous avons ainsi pu observer les cellules au profil « anti-tumoral », telles que les cellules T, les Natural Killer, et les macrophages M1, mais également les cellules ayant une fonction immunosuppressive, telles que les macrophages M2, les MDSC, les Treg. Enfin, certaines études ayant identifié une sur-régulation des PCI inhibiteurs alternatifs dans les cas de résistance acquise à l'anti-PD1, nous avons également observé l'expression de LAG3, TIM3 et TIGIT en plus de l'expression de PD1 et PDL-1. Nous avons ainsi pu déterminer que la résistance semble très fortement dépendante du modèle tumoral, même si nous avons pu identifier une diminution des macrophages M1 anti-tumoraux dans l'ensemble des modèles résistants à l'anti- PD1, et une augmentation des Treg dans les modèles résistants à l'anti-PDL-1, suggérant un mécanisme commun de résistance propre respectivement à l'anti-PD1 et à l'anti-PDL-1. Suite à l'identification par Zaretsky et al. de gènes impliqués dans la voie interféron dans des cas de résistance acquise de mélanome traité à l'anti- PD1, nous avons également décidé d'étudier le profil moléculaire des tumeurs résistantes. Cela nous a permis d'identifier 5 gènes communs entre les modèles anti- PD1 et anti-PDL-1 résistants, dont SERPINF1 et FCNA qui semblent prometteurs comme cibles à valider. Enfin, en parallèle de l'établissement et de la caractérisation des modèles de résistance acquise, nous avons testé de nouvelles approches thérapeutiques de potentialisation des anticorps anti-PD1 et anti-PDL-1 en combinaison avec des chimiothérapies de référence pour le cancer étudié. Nous avons ainsi démontré une potentialisation dans les modèles sauvages de cancer du côlon MC38 et de la vessie MB49, aucun effet de la combinaison dans le modèle de cancer du sein métastatique 4T1, et une inhibition de l'effet de l'anti-PDL-1 avec la combinaison dans le modèle de vessie MBT-2. L'immunophénotypage nous a permis de constater ici aussi des différences très importantes entre les modèles tumoraux, au niveau basal et après traitement [etc...]
Because of the limited efficacy and the toxicity of conventional therapies to fight cancer, researchers focused on the new trategies. These efforts lead to the emergence of immunotherapies, whose msot recent actors are the monoclonal antibodies targeting immune checkpoint (ICP). Among those ICP inhibitors, we found antibodies targeting the surface protein « Programmed Cell Death 1 », called anti- PD1, and those targeting its ligand, « Programmed Cell Death Ligand 1 », called anti- PDL-1. Those antibodies shown a great efficacy in a wide diveristy of cancers, and are currently used for clinical practice in the case of melanoma, lung cancer, bladder cancer and renal cell carcinoma. However, those treatments don’t benefit to all tumor bearing patients, with a mean of 60% of innate resistance, and 25% of acquired resistance following a primary response, variable according to tumor type. Phenomena involved in resistance are currently poorly described. In this context, the aim of my project was to establish in vivo preclinical models of acquired resistance to anti-PD1 and anti-PDL-1. To do that, we used syngeneic renal cancer (RENCA), bladder cancer (MB49 and MBT-2), and colorectal cancer (MC38), and immunocompetent mice, that we have made resistant by serial reimplantations of tumors pieces and serial treatments, inducing a selection pressure until we obtained a resistant phenotype. The efficiency of PD1/PDL-1 axis blocking is strongly linked to the microenvironment composition, as a result we realized an immunophenotyping protocol. We observed anti-tumor cells as T cells, Natural Killer cells, and M1 macrophages, but also cells harboring immunosuppressive functions, as M2 macrophages, MDSC, and Treg. Moreover, some studies have identified an upregulation of alternatives ICP in the context of acquired resistance to anti-PD1, so we also observed the expression of LAG3, TIM3 and TIGIT besides PD1 and PDL-1 expression. We shown that resistance is strongly dependant to the tumor model, even if we identified a decrease of anti-tumor M1 macrophages is models resistant to anti-PD1, and an increase of Treg in models resistant to anti-PDL-1, suggesting a common mechanism of resistance specific to respectively anti PD1 and anti-PDL-1. Following Zaretsky and al. identification of genes involved in interferon pathway in the case of acquired resistance to anti-PD1 in melanoma, we decided to study the molecular profile of resistant tumors. We identified 5 common genes differently modulated between anti-PD1 and anti-PDL-1 resistant models, including SERPINF1 and FCNA which seems to be promising as targets to validate. Lastly, in parallel to establishment and characterization of preclinical models of acquired resistance, we tested new therapeutical approches of anti-PD1 and anti- PDL-1 potentiation in combination with reference chemotherapies. We shown a synergy in wild-type colorectal and bladder cancers (MC38 and MB49), no effect of the combination in metastatic breast cancer 4T1, and an inhibition of anti-PDL 1 effect in bladder cancer MBT-2. Immunphenotyping of tumors allowed us to observe here also high differences between tumor models, both at baseline and after treatments initiation. To conclude, even if our results need a validation with patients samples, we demonstrated that different cellular and molecular modifications could be involved in resistance to anti-PD1 and anti-PDL-1, and that resistance could be bypass with chemotherapy combination, according to tumor type

Plus de 34 millions de personnes dans le monde vivent avec le virus de l’immunodéficience humaine de type 1 (VIH-1). Cette pandémie est partiellement contrôlée par l’utilisation de combinaison d’agents antirétroviraux spécifiques. Cependant l’émergence de nouvelles souches virales multi-résistantes nécessite le développement de nouvelles stratégies antirétrovirales. Notre laboratoire porte une attention particulière à la compréhension des évènements cellulaires et viraux impliqués dans les étapes précoces du cycle réplicatif du VIH-1. Récemment, nous avons révélé l’existence d’une nouvelle voie de signalisation cellulaire, impliquant un canal membranaire (la Pannexine-1), un signal de danger (l’ATP extracellulaire) et un récepteur purinergique (P2Y2) participant à l’entrée du VIH-1 dans ses cellules cibles. Etant donnée que ces trois évènements cellulaires sont également des acteurs de la réponse immunologique, nous avons décidé de poursuivre l’étude du rôle des protéines de la réponse immunologique innée dans les étapes précoces d’infection par le VIH-1.Au cours de mes travaux de thèse, nous avons révélé une interaction entre le récepteur purinergique P2Y2 et la protéine de l’inflammasome NLRP3. Dans un premier temps, nous avons démontré que la migration cellulaire dépendante du récepteur purinergique P2Y2 est réprimée pendant l’activation de l’inflammasome NLRP3. A l’inverse, nous avons également observé que la polarisation des macrophages, la sécrétion de l’interleukine-1β et la pyroptose déclenchées par l’activation de NLRP3 sont sous le contrôle de l’autophagie induite par l’activation du récepteur purinergique P2Y2. Ces résultats suggèrent que l’interaction entre NLRP3 et P2Y2 constitue un nouveau point de contrôle immunologique qui régule les fonctions des macrophages. A la suite de ces travaux, nous avons analysé le rôle de ce point de contrôle immunologique lors de l’infection par le VIH-1 et avons démontré que l’activation de l’inflammasome NLRP3 empêche l’activation de la voie de signalisation purinergique qui implique l’ATP, la pannexine-1 et le récepteur P2Y2, et qui permet l’entrée du VIH-1 dans ses cellules cibles. Nos travaux de recherche mettent ainsi en lumière la capacité de l’inflammasome NLRP3 à représenter un nouveau facteur de restriction inductible du VIH-1. L’ensemble de mes travaux recherche souligne l’existence au niveau des macrophages d’un nouveau point de contrôle du système immunitaire impliquant la protéine NLRP3 et le récepteur P2Y2 et qui peut être moduler afin de développer de nouvelles approches thérapeutiques permettant de lutter contre l’émergence de virus résistants aux traitements rétroviraux classiques
In 3 decades infection with the virus of the human immunodeficiency of type 1 (HIV-1) caused over than 34 million deaths and the surge of new multiresistant virus strains require the development of novel antiretroviral strategies.Our laboratories revealed a new signaling pathway involving in the early step of HIV-1 infection, involving a hemichannel (Pannexin-1), a common danger signal (extracellular ATP) and a purinergic receptor (P2Y2). These three cellular events are also players in the immune response; we decided to continue the study of proteins involved in the innate immune response during the early stages of infection by HIV -1.Here we demonstrated during this work a new interaction between the purinergic receptor P2Y2 and protein of the inflammasome NLRP3. We demonstrate that P2Y2-stimulated migration of macrophages is inhibited by NLRP3 inflammasome activation. Conversely, NLRP3-dependent macrophage polarization, interleukin-1 β secretion and pyroptosis are under the control of P2Y2-induced autophagy.Finally, the results suggest that the interaction between NLRP3 and P2Y2 is a new immunological checkpoint that regulates macrophage functions. Following this work, we analyzed the role of this immunological control during infection by HIV -1 and have demonstrated that activation of the inflammasome NLRP3 prevents the activation of the purinergic signaling channel involving ATP, pannexin -1 and the P2Y2 receptor, and which allows the entry of HIV -1 in its target cells. Our research and bring to light the capacity of the NLRP3 inflammasome to represent a new inducible restriction factor of HIV-1.All of this research work highlights the existence in macrophages of a new immune system checkpoint involving NLRP3 protein and P2Y2 receptor and can be modulated in order to develop new therapeutic approaches to fight against the emergence of viruses resistant to conventional retroviral treatments

Les myosites forment un groupe hétérogène de pathologies auto-immunes partageant une atteinte musculaire des patients. Les myosites sont séparées en 5 sous-entités : les dermatomyosites (DM), les syndromes des anti-synthétases (ASyS), les myosites à inclusions (IBM), les myopathies nécrosantes auto-immunes (IMNM) et les myosites induites par inhibiteur de point de contrôle immunitaire (ICI). Les mécanismes physiopathologiques, le phénotype clinique et le pronostic de chaque sous-entité sont différents. Parmi les myosites, ce travail s’est concentré sur les IMNM et les myosites induites par ICI, leur pronostic étant le plus sombre. Des études transcriptomiques à haute résolution, spatiale ainsi qu’en cellule unique ont permis d’étudier le tissu musculaire des patients atteints de ces myosites. Dans les myosites induites par ICI, ces études ont confirmé la cytotoxicité de lymphocytes T CD8 et leur rôle central, principalement celui des populations de lymphocytes T résidents mémoires identifiés dans le muscle ainsi que des macrophages. Nous proposons un modèle pathogénique basé sur la réaction de lymphocytes T résidents mémoires aux traitements ICI. Dans les IMNM, des sous-groupes de macrophages ont été identifiés composés respectivement des macrophages pro-inflammatoires, anti-inflammatoires et de macrophages accompagnés de progéniteurs fibro-adipeux (FAP). Nous proposons que la nécrose stimulerait les macrophages et induirait leur recrutement ce qui permettrait la prolifération des FAP à l’origine de la fibrose exacerbée des patients. La compréhension de ces mécanismes parmi d’autres permet d’envisager de nouvelles cibles thérapeutiques et d’améliorer le pronostic des patients
Myositis are a heterogeneous group of autoimmune pathologies characterized by muscle damage in patients. Myositis are separated into 5 subgroups: dermatomyositis (DM), anti-synthetase syndromes (ASyS), inclusion body myositis (IBM), autoimmune necrotizing myopathies (IMNM) and immune-checkpoint inhibitor (ICI)-induced myositis. The pathophysiological mechanisms, clinical phenotype and prognosis of each subgroup are different. Among myositis, this work focused on IMNM and ICI-induced myositis, which have the poorest prognosis. High-resolution, spatial and single-cell transcriptomic studies have made it possible to study the muscle tissue of patients with these myositis. In ICI-induced myositis, these studies have confirmed the cytotoxicity of CD8 T cells and their central role, mainly of a population of resident memory T cells identified in the muscle, as well as macrophages. We propose a pathogenic model based on the reaction of resident memory T cells to ICI treatments. In IMNM, subgroups of macrophages have been identified composed respectively of pro-inflammatory macrophages, anti-inflammatory macrophages, and macrophages close to fibro-adipogenic progenitors (FAP). We propose that necrosis can stimulate macrophages and induce their recruitment, which would allow the proliferation of FAPs at the origin of exacerbated fibrosis in patients. Understanding mechanisms among others makes it possible to consider new therapeutic targets and improve patient prognosis

Article 1 : Inhibiteurs de points de contrôle dans le carcinome rénal papillaire métastatique : le carcinome papillaire à cellules rénales (pRCC) est le CCR à cellules non claires (nccRCC) le plus courant et une entité distincte, bien qu'hétérogène, associée à de mauvais pronostics. Le paysage thérapeutique du pRCC métastatique (mpRCC) reposait jusqu'à présent sur des thérapies ciblées, imitant les développements antérieurs dans le carcinome rénal métastatique à cellules claires. Cependant, les antiangiogéniques ainsi que les inhibiteurs de mTOR ne conservent qu'une activité limitée dans le mpRCC. Alors que le développement d'inhibiteurs de points de contrôle immunitaires (ICI) est actuellement en cours chez les patients atteints de mpRCC, notre objectif était de discuter des données d'activité précoces et du potentiel de futures stratégies thérapeutiques en monothérapie ou en association. L'expression de points de contrôle immunitaires tels que PD-L1 et de cellules immunitaires infiltrantes dans le pRCC pourrait fournir des informations sur leur immunogénicité potentielle, bien que celle-ci soit actuellement mal décrite. Sur la base de données rétrospectives et prospectives, l'efficacité de l'ICI en monothérapie reste limitée. Les associations avec des inhibiteurs de la tyrosine-kinase, notamment avec des inhibiteurs anti-MET, présentent des taux de réponse prometteurs et pourraient entrer dans la norme de soins chez les patients non traités. Un travail collaboratif est nécessaire pour affiner le paysage moléculaire et immunitaire du pRCC et poursuivre les efforts visant à mettre en place des essais cliniques prédictifs basés sur des biomarqueurs dans ces tumeurs rares.Article 2 : Analyses complètes du microenvironnement tumoral immunitaire dans le carcinome papillaire à cellules rénales. Contexte : le carcinome papillaire à cellules rénales (pRCC) est le CCR à cellules non claires (nccRCC) le plus courant et associé à de mauvais résultats dans le contexte métastatique. Dans cette étude, nous avions pour objectif d'évaluer de manière exhaustive le microenvironnement tumoral immunitaire (TME), largement inconnu, des patients atteints de pRCC métastatique et d'identifier des cibles thérapeutiques potentielles. Méthodes : nous avons effectué une analyse quantitative de l'expression génique du TME en utilisant la méthodologie du compteur MCP, sur 2 cohortes indépendantes de pRCC localisés (n=271 et n=98). Nous avons ensuite caractérisé le TME, en utilisant l'immunohistochimie (n = 38) et le séquençage d'ARN (RNA-seq) (n = 30) sur des pRCC métastatiques de la cohorte prospective de l'essai AXIPAP. Résultats : le clustering non supervisé a identifié 2 « sous-types de TME » dans chacune des cohortes : le « immuno-enrichi » et le « immuno-faible ». Au sein de la cohorte de l'essai AXIPAP, le cluster « immuno-enrichi » était significativement associé à un plus mauvais pronostic. selon la médiane de survie globale à 8 mois (IC95%, 6-29) versus 37 mois (IC95%, 20-NA, p=0,001). Les 2 signatures immunitaires, Teff et JAVELIN Renal 101 Immuno signature, prédictives de La réponse aux inhibiteurs de point de contrôle immunitaire (IPC) dans le ccRCC était significativement plus élevée dans le groupe « enrichi sur le plan immunitaire » (p < 0,05 ajusté). Enfin, 5 gènes différentiellement surexprimés ont été identifiés, correspondant principalement aux populations de lymphocytes B. Conclusion : pour la première fois, en utilisant RNA-seq et IHC, nous avons mis en évidence un sous-type immunitaire TME spécifique du pRCC métastatique, significativement plus infiltré par la population T et Bimmune. Ce groupe « immunoenrichi » semble avoir un pronostic plus défavorable et pourrait avoir une valeur prédictive potentielle de réponse à l’immunothérapie, justifiant la confirmation de ces résultats dans une cohorte de pRCC métastatiques traités par CPI et en association avec des thérapies ciblées
Article 1: Checkpoint inhibitors in metastatic papillary renal cell carcinoma : papillary Renal Cell Carcinoma (pRCC) is the most common non-clear cell RCC (nccRCC) and a distinct entity, although heterogenous, associated with poor outcomes. The treatment landscape of metastatic pRCC (mpRCC) relied so far on targeted therapies, mimicking previous developments in metastatic clear-cell renal cell carcinoma. However, antiangiogenics as well as mTOR inhibitors retain only limited activity in mpRCC. As development of immune checkpoint inhibitors (ICI) is now underway in patients with mpRCC, we aimed at discussing early activity data and potential for future therapeutic strategies in monotherapy or combination. Expression of immune checkpoints such as PD-L1 and infiltrative immune cells in pRCC could provide insights into their potential immunogenicity, although this is currently poorly described. Based on retrospective and prospective data, efficacy of ICI as single agent remains limited. Combinations with tyrosine-kinase inhibitors, notably with anti-MET inhibitors, harbor promising response rates and may enter the standard of care in untreated patients. Collaborative work is needed to refine the molecular and immune landscape of pRCC, and pursue efforts to set up predictive biomarker-driven clinical trials in these rare tumors. Article 2 : Comprehensive analyses of immune tumor microenvironment in papillary renal cell carcinoma. Background : papillary Renal CellCarcinoma (pRCC) is the most common non-clear cell RCC (nccRCC), and associated with poor outcomes in the metastatic setting. In this study, we aimed to comprehensively evaluate the immune tumor microenvironment (TME) ,largely unknown, of patients with metastatic pRCC and identify potential therapeutic targets. Methods : we performed quantitative gene expression analysis of TME using MCP-counter methodology, on 2 independent cohorts of localized pRCC (n=271 and n=98). We then characterized the TME, using immunohistochemistry (n=38) and RNA-sequencing (RNA-seq) (n=30) on metastatic pRCC from the prospective AXIPAP trial cohort. Results: unsupervised clustering identified 2 "TME subtypes", in each of the cohorts : the “immune-enriched” and the “immune-low”.Within AXIPAP trial cohort, the “immune-enriched” cluster was significantly associated with a worse prognosis according to the median overall survival to 8 months (95%CI, 6-29) versus 37 months (95%CI, 20-NA,p=0.001).The 2 immune signatures, Teff and JAVELIN Renal 101 Immuno signature, predictive of response to immune checkpoint inhibitors (CPI) in ccRCC, were significantly higher in the “immune-enriched” group (adjusted p<0.05). Finally, 5 differentially overexpressed genes were identified, corresponding mainly to B lymphocyte populations. Conclusion : for the first time, using RNA-seqand IHC, we have highlighted a specific immune TME subtype of metastatic pRCC, significantly more infiltrated with T and Bimmune population. This “immune-enriched” group appears to have a worse prognosis and could have a potential predictive value for response to immunotherapy, justifying the confirmation of these results in a cohort of metastatic pRCC treated with CPI and incombination with targeted therapies

Au cours de la dernière décennie, l’avènement des immunothérapies antitumorales a été une vraie percée dans le monde de la cancérologie avec le succès clinique des inhibiteurs de point de contrôle immunitaire (ICP) ou des thérapies cellulaires basées sur l’utilisation de récepteurs antigéniques chimériques (CAR). Cependant, aujourd’hui elles montrent leurs limites contre les tumeurs solides, notamment à cause d’un manque d’antigène spécifique et d’un microenvironnement tumoral complexe capable de moduler la réponse immune au profit de l’expansion des cellules cancéreuses. La molécule HLA-G est une protéine immunosuppressive participant exclusivement à la tolérance foeto-maternelle en contexte normal mais dont la fonction a été détournée par les tumeurs pour inhiber la réponse effectrice à son encontre. HLA-G est donc identifié comme un excellent antigène associé aux tumeurs et son inhibition est un élément crucial pour restaurer la réponse immunitaire anti-tumorale. Cependant, aucune stratégie immunothérapeutique ciblant HLA-G n’existait jusqu’à aujourd’hui.L’absence de traitement efficace contre ou ciblant HLA-G provient de l’incapacité à générer efficacement des anticorps contre cette protéine complexe du fait de la présence de nombreuses isoformes et de leurs caractères immunotolérogéniques. Dans la première partie de ces travaux, grâce à une méthode d’immunisation originale basée sur l’utilisation de vecteurs lentiviraux, nous avons pu générer des anticorps capables de reconnaitre le site d’interaction de HLA-G avec ses récepteurs et donc de potentiellement bloquer la fonction ICP de HLA-G. La deuxième partie de cette étude décrit la génération d’une thérapie CAR ciblant HLA-G en tant qu’antigène spécifique aux tumeurs. Tout d’abord, nous nous sommes préalablement concentrés sur la régulation et l’expression de la chaine CAR au niveau transcriptionnel. Cette approche visait à limiter les multiples effets secondaires liés à une thérapie CAR tels que l’activation continue des cellules CAR-T ou l’élimination de cellules saines exprimant l’antigène ciblé. Nous avons ensuite généré deux nouveaux CAR de 3ème génération capable de reconnaitre spécifiquement les isoformes majoritaires de HLA-G en contexte tumoral, et nous avons démontré leur efficacité à éliminer des tumeurs exprimant HLA-G in vitro et in vivo. Enfin, une série d’optimisations ont été réalisées sur la structure des protéines CAR pour augmenter leur capacité cytotoxique et permettre leur régulation par l’introduction du gène suicide iC9 pour les modèles précliniques. Nous démontrons pour la première fois que la thérapie CAR anti-HLA-G est extrêmement efficace in vitro et in vivo.Enfin, nous discutons du potentiel des immunothérapies anti-HLA-G aussi bien au travers des anticorps monoclonaux bloquants que des cellules CAR-T dans le contexte des tumeurs solides, de leurs implications sur le microenvironnement et de leur possible combinaison avec d’autres immunothérapies
Over the last decade, anti-tumor immunotherapies have been a breakthrough in the oncology field following the clinical successes obtained with immune checkpoint inhibitors (ICPs) or chimeric antigenic receptors (CAR) based therapies. However, they are less effective against solid tumors, especially because of the lack of tumor specific antigen and of a tumor microenvironment capable of inhibiting the immune response favoring the tumor expansion. The HLA-G molecule is an immunosuppressive protein originally exclusively demonstrated to be involved in maternal-fetal tolerance but whose function has been hijacked by tumors to inhibit and escape from immune responses. HLA-G is now identified as an exquisite tumor associated antigen and its inhibition is crucial to restore the anti-tumor immune responses. Yet, no immunotherapy directed against HLA-G has been developed to date.The lack of effective treatment against or targeting HLA-G is related to the inefficiency to induce antibodies against this complex protein since HLA-G could be expressed through several isoforms that are immunosuppressives. In the first part of this study, thanks to an original immunization method based on the use of lentiviral vectors, we demonstrate the possibility to generate antibodies which are capable to recognize the HLA-G interaction domain with its receptors and are expected to inhibit the ICP function of HLA-G. The second part describes a CAR-T cell immunotherapy targeting HLA-G for its TAA properties. We first focused on the regulation and on the expression of the CAR chain at the transcriptional level. This approach was meant to limit the side effects caused by CAR therapies such as continuous activation of the CAR-T cells or elimination of healthy cells expressing the targeted antigen. We then generated two new 3rd generation CARs demonstrated to specifically recognize major HLA-G isoforms expressed by tumor cells and to eradicate HLA-G expressing tumor cells in vitro and in vivo. Several optimizations were carried out on the CAR chain structure to increase CAR-T cells cytotoxic function and to control their persistence through the insertion of the iC9 suicide gene. Given the results presented here, we provide the first vitro and vivo proofs of concept that a CAR therapy directly targeting HLA-G, and more generally an ICP is strikingly efficient.Finally, we discussed the potential for both anti-HLA-G blocking monoclonal antibodies and CAR-T cells immunotherapies against solid tumors and its implication against the tumor microenvironment and possible combinations with other immunotherapies

Les découvertes scientifiques liées à la radiothérapie sont en progression continue et près de 60 % des patients diagnostiqués d'un cancer sont traités par radiothérapie. Cependant, ce traitement fait face à de nombreuses limitations dues à la radiorésistance et aux effets secondaires infligés sur les tissus sains. Pour surmonter ces problèmes, un intérêt particulier a été suscité sur le rôle que pourrait jouer la nanomédecine dans l'amélioration de la réponse anti-tumorale médiée par le système immunitaire. Dans ce contexte, nous avons décidé d'évaluer la capacité de la combinaison de nanoparticules de Gadolinium (AGuIX) avec les rayonnements ionisants (RI) à stimuler une réponse immunologique anti-tumorale et à augmenter l'efficacité de la radiothérapie associée à des inhibiteurs de points de contrôle immunitaires. AGuIX sont de très petites nanoparticules composées d'une matrice de polysiloxane et de chélates de gadolinium. Grâce aux propriétés magnétiques du Gadolinium, ces nanoparticules jouent le rôle d'agent de contraste, en plus de ses propriétés radiosensibilisantes, permettant ainsi un meilleur ciblage et un index thérapeutique renforcé.Nos travaux révèlent la capacité de AGuIX + RI à induire une instabilité génomique et à stimuler les voies de signalisation cellulaire immunomodulatrices. En parallèle, nous démontrons le potentiel anti-tumoral de la combinaison d'AGuIX + RI en évaluant la croissance tumorale et la survie globale à l'aide d'un modèle préclinique de souris immunocompétentes porteuses de tumeurs. Nos résultats suggèrent un effet synergique de la combinaison d'AGuIX + RI sur la croissance tumorale en stimulant le système immunitaire. Enfin, nous révélons la capacité de la combinaison d'AGuIX + RI à surmonter la résistance aux inhibiteurs de points de contrôle immunitaires. En conclusion, nos travaux montrent que la combinaison d'AGuIX + RI stimule des voies de signalisation immunomodulatrices, induit une forte réponse anti-tumorale synergique et permet de surmonter la résistance aux immunothérapies
Scientific discoveries linked to radiotherapy are in continuous progress and almost 60% of cancer diagnosed patients are treated with radiotherapy. However, radiation therapy still faces many limitations due to radioresistance and the side effects inflected on healthy tissues. To overcome these factors, a particular interest has been aroused on the role that nanomedicine could play in the improvement of immune-mediated anti-tumor response. In this context, we decided to assess the ability of the combination of Gadolinium nanoparticles (AGuIX) with ionizing radiation (IR) to stimulate an anti-tumor immunological response and to increase the effectiveness of radiotherapy combined to immune checkpoint blockers.AGuIX are very small nanoparticles composed of a polysiloxane matrix and gadolinium chelates. Thanks to the magnetic properties of gadolinium, these nanoparticles play the role of a contrast agent, in addition to its radiosensitizing properties, thus allowing a better targeting and an enhanced therapeutic index.Our work reveals the ability of the AGuIX+IR combination to induce genomic instability and to stimulate immunomodulatory cell signaling pathways in treated human and murine cancer cells. In parallel, we demonstrate the anti-tumor activity of this combination by assessing tumor growth and overall survival using a preclinical model of immunocompetent mice bearing tumors. Our results strongly demonstrate a synergistic effect of AGuIX + IR combination on tumor growth and overall survival by stimulating the immune system. Finally, we reveal the capacity of AGuIX + IR combination to overcome immune checkpoint blockers resistance.In conclusion, our work shows that the combination of AGuIX+IR stimulates immunomodulatory signaling pathways, induces a strong synergistic anti-tumor response and helps overcoming resistance to immunotherapies

Le système lymphatique est un réseau vasculaire unidirectionnel transportant la lymphe qui permet le drainage des fluides interstitiels, le transport des lipides intestinaux, ainsi que la surveillance et la tolérance immunitaire. Néanmoins, le système lymphatique est impliqué dans de nombreuses pathologies et particulièrement dans la progression tumorale. En effet, le système lymphatique favorise la dissémination des métastases qui sont acheminées par les vaisseaux lymphatiques jusqu'aux organes distants. Plus récemment, le système lymphatique a été identifié comme un régulateur clé des réponses immunitaires lors du développement tumoral. Le système immunitaire est indispensable à la détection des tumeurs et à l'établissement de réponses lymphocytaires anti-tumorales. Cependant, lors des stades de développement tumoral avancés, des mécanismes d'échappement immunitaire se mettent en place en faveur de la croissance des tumeurs. Ces mécanismes sont notamment médiés par les tumeurs elles-mêmes mais aussi par différents acteurs de l'environnement tumoral. Le système lymphatique est un de ces acteurs, particulièrement retrouvé dans l'environnement tumoral mammaire. Les adénocarcinomes mammaires à des stades avancés répondent aux immunothérapies qui ciblent les points de contrôle immunitaire responsables de l'échappement immunitaire. En effet, le système lymphatique potentialise la réponse des tumeurs à ces immunothérapies car il joue un rôle double dans l'immunomodulation en contexte tumoral. Les vaisseaux lymphatiques sont capables de recruter les lymphocytes T dans la tumeur pour stimuler la surveillance immune anti-tumorale mais sont aussi capables d'engendrer des mécanismes immunosuppresseurs des lymphocytes T par l'expression de points de contrôle immunitaire. Durant de ma thèse, j'ai donc étudié les mécanismes immunomodulateurs du système lymphatique lors du développement des tumeurs mammaires. J'ai observé que le système lymphatique contrôle le passage de la surveillance immune vers l'immunosuppression, particulièrement induite par les ligands du point de contrôle immunitaire TIGIT. J'ai ainsi montré que l'activation des vaisseaux lymphatiques tumoraux entraine la surexpression du ligand Nectine-2 qui va inhiber les lymphocytes T surexprimant TIGIT. Cela va alors réduire la réponse des lymphocytes T CD8+ cytotoxiques afin de favoriser la croissance tumorale
The lymphatic system is a unidirectional vascular network transporting lymph, enabling drainage of interstitial fluids, transport of intestinal lipids, and also immune monitoring and tolerance. Nevertheless, the lymphatic system is involved in many pathologies, and particularly in tumor progression. Indeed, the lymphatic system promotes the metastatic spread, carried by lymphatic vessels to distant organs. More recently, the lymphatic system has been identified as a key regulator of immune responses during tumor development. The immune system is essential for tumor detection and establishment of anti-tumor lymphocyte responses. However, at advanced stages of tumor development, immune escape mechanisms are established in favor of tumor growth. These mechanisms are mediated not only by tumors themselves, but also by various players in the tumor environment. The lymphatic system is one of these players, particularly found in breast tumor environment. Advanced-stage breast adenocarcinomas respond to immunotherapies that target immune checkpoints responsible for immune escape. Indeed, the lymphatic system potentiates tumor response to these immunotherapies, playing a dual role in immunomodulation in the tumor context. Lymphatic vessels are able to recruit T cells to the tumor site to stimulate anti-tumor immune surveillance, but are also able to generate T cell immunosuppressive mechanisms through the expression of immune checkpoints. During my thesis, I therefore studied immunomodulatory mechanisms of the lymphatic system during mammary tumor development. I observed that the lymphatic system controls a switch from immune surveillance to immunosuppression, particularly induced by ligands of TIGIT immune checkpoint. I have shown that activation of tumor lymphatic vessels leads to overexpression of Nectin-2, which inhibits T cells overexpressing TIGIT. This in turn reduces cytotoxic CD8+ T cell responses to promote tumor growth

Les myosites sont des maladies auto-immunes rares qui peuvent survenir soit de manière spontanée, les myopathies inflammatoires idiopathiques (MII), soit être induites par des traitements comme les inhibiteurs de points de contrôle immunitaire (ICI). Parmi les myosites, ce travail s’est concentré sur l’étude de deux entités : les myosites nécrosantes auto-immunes (MNAI) et les myosites induites par les ICI. Les MII sont divisées en sous-groupes homogènes en termes de phénotype clinique, biologique et histologique en partie grâce à l’identification des auto-anticorps spécifiques de myosite. Chacune de ces entités est associée à des anticorps qui jouent un rôle dans la survenue de la maladie par des mécanismes différents. Au cours des MNAI, les auto-anticorps anti-SRP (Signal recognition particle) semblent jouer un rôle pathogène direct via l’activation de la voie classique du complément. Treize auto-anticorps anti-SRP issus de prélèvement de patients ont été produits dont cinq auto-anticorps reconnaissant de manière spécifique la SRP par deux techniques différentes. Ces auto-anticorps anti-SRP humains seront utilisés pour développer des modèles de MNAI et comprendre leurs mécanismes d’action au cours de la pathologie ainsi que leurs cibles antigéniques. Concernant les myosites sous ICI, les anticorps monoclonaux thérapeutiques, dirigés contre les molécules de co-stimulation inhibitrices, induisent une rupture de tolérance immunitaire au sein du tissu musculaire. La description de séries de patients issus de base de pharmacovigilance a permis d’identifier un phénotype clinique spécifique associé à un mauvais pronostic notamment en cas d’atteinte cardiaque associée. L’étude de la réponse immunitaire systémique et du profil transcriptomique musculaire a mis en évidence un rôle central des lymphocytes T cytotoxiques et des macrophages dans la physiopathologie de la maladie. L’identification des mécanismes physiopathologiques est une étape essentielle à la découverte de nouvelles cibles thérapeutiques afin d’améliorer la prise en charge des patients
Myositis is a rare autoimmune disease that may occur spontaneously, idiopathic inflammatory myopathies, or be induced by treatments such as immune checkpoint inhibitors (ICI). Among myositis, this work focused on the study of two entities: immune-mediated necrotizing myopathy (IMNM), and ICI-induced myositis. Inflammatory myopathies are separated into homogeneous subgroups in terms of clinical, biological, and histological phenotype thanks to the identification of myositis-specific autoantibodies. Each of these entities is associated with antibodies that play a role in the occurrence of the disease by different mechanisms. In IMNM, anti-SRP (signal recognition particle) autoantibodies appear to play a direct pathogenic role via activation of the classical complement pathway. Thirteen anti-SRP autoantibodies from patient samples were produced, including five autoantibodies specifically recognizing SRP by two different techniques. These human anti-SRP autoantibodies will be used to develop models of IMNM and to understand their mechanisms of action as well as to define their antigenic targets. Regarding ICI-induced myositis, therapeutic monoclonal antibodies directed against inhibitory co-stimulatory molecules induce a break of immune tolerance within the muscle tissue. The description of a series of patients from pharmacovigilance database allowed us to characterize a specific clinical phenotype associated with a poor prognosis, particularly in the case of associated myocarditis. The study of the systemic immune response and of the muscle transcriptomic profile has highlighted a central role of cytotoxic T lymphocytes and macrophages in the pathophysiology of the disease.Eventually, the description of pathophysiological mechanisms is mandatory to identify new therapeutic targets and then improve myositis treatment strategy

Fas (CD95 / TNFRSF6), un récepteur transmembranaire de type I de la superfamille des récepteurs au TNF (TNFR), est un activateur de mort cellulaire bien connu. Cependant, il a également été impliqué dans des fonctions de non-mort cellulaires, telles que la survie, la différenciation et la migration. Alors que la cascade moléculaire qui initie l'apoptose lors de l'engagement de Fas avec son ligand FasL est particulièrement bien décrite, les informations concernant les mécanismes moléculaires sous-tendants les voies non apoptotiques médiées par Fas sont rares.Comme indiqué par les manifestations d’auto-immunité et de lymphoprolifération chez les patients ALPS porteurs de mutations dans le récepteur ou dans son ligand, le système Fas / FasL joue un rôle majeur dans l'homéostasie des lymphocytes T et dans le contrôle de l'auto-immunité et du cancer. D'un côté, la mort médiée par Fas a été décrite comme critique pour (i) la suppression des lymphocytes autoréactifs, et donc dans le maintien de la tolérance périphérique; (ii) le contrôle du nombre de lymphocytes activés par des antigènes faibles lors d'infections par des pathogènes.De l'autre côté, certaines fonctions de non mort de Fas ont été décrites dans les cellules T, parmi lesquelles le rôle de Fas comme récepteur co-régulateur de l’activation du TCR. Malgré l'importance potentielle de ce rôle dans les stratégies immunothérapeutiques, seules quelques études controversées liées à cette implication ont été réalisées. En effet, alors que plusieurs études ont décrit Fas comme un récepteur costimulateur du TCR, d'autres ont défini une inhibition de l'activation des lymphocytes T lors d’une stimulation concomitante de Fas et du TCR. Dans ce contexte, l'objectif de mon projet de thèse consistait à disséquer moléculairement la co-signalisation Fas-TCR.En utilisant à la fois des cellules T primaires et des lignées cellulaires portant un TCR transgéniquespécifique, nous avons pu définir Fas comme un récepteur co-stimulateur. En exploitant les approches biochimiques ainsi que la cytométrie en flux et la microscopie, nous avons déchiffré la co-stimulation Fas-TCR à la fois au niveau fonctionnel et moléculaire. Premièrement, nous avons montré que la co-stimulation Fas-TCR se produit à la fois dans les cellules T naïves et les cellules T mémoire ainsi que dans les souspopulations CD4 + et CD8 +. Moléculairement, nous avons décrit que Fas renforce la signalisation TCR dès les étapes précoces, puisque la phosphorylation des premières protéines impliquées dans l'activation du TCR est augmentée. En outre, les formes membranaires et solubles de FasL sont capables d'initier le signal co-stimulateur de Fas. Enfin, nous avons pu exclure l'implication de FADD et Caspase-8, premiers acteurs de la signalisation Fas, dans la co-activation, et , de manière importante, l'implication du domaine de mort de Fas, suggérant le rôle d'un autre domaine de Fas . Décrire les mécanismes moléculaires et le contexte dans lequel la co-stimulation Fas-TCR se produit pourrait être d'une importance cruciale dans la compréhension de la physiopathologie de Fas dans les cellules T, mais également pour l’établissement de futures stratégies immunothérapeutiques
Fas (CD95/TNFRSF6), a type-I transmembrane receptor of the tumor necrosis factor receptor (TNFR) superfamily, is a well-known cell death activator. However, it has been also implicated in non-cell death processes including cell survival, differentiation, migration. Whereas the molecular cascade that initiates apoptosis upon Fas engagement with its ligand FasL is particularly well described, the informations concerning the molecular mechanisms underlying the Fas mediated non-apoptotic pathways are sparse.As indicated by the induction of autoimmunity and lymphoproliferation in ALPS patients harboringmutations in either the receptor or its ligand, the Fas/FasL system plays a major role in T cell immune homeostasis and thus, in the control of autoimmunity and cancer. On one side, the Fas mediated death has been described critical for (i) the deletion of autoreactive lymphocytes, and thus in the maintenance of peripheral tolerance; (ii) the control of the number of lymphocytes activated by weak antigens during pathogen infections.On the other side, and beyond cell death induction, some Fas non-death pathways have been described in T cells, among which the role of Fas as co-regulatory receptor for the TCR during its activation. Despite the potential importance of this role in immunotherapeutic strategies, only few and controversial studies related to this involvement were done. Indeed, whereas several studies have described Fas as a TCR co-stimulatory receptor, others defined an inhibition of T cell activation by Fas-TCR concomitant stimulation. In this context, the aim of my PhD project consisted into molecularly dissect the Fas-TCR co-signaling.By using both primary T cells and cell lines bearing a specific transgenic TCR, we could define Fas as a costimulatory receptor. By exploiting biochemical approaches as well as flow cytometry and microscopy we could decipher the Fas-TCR crosstalk both at functional and molecular level. First, we show that Fas-TCR costimulation occurs in both naïve and in memory T cells as well as in both CD4+ and CD8+ T cell subpopulations.Molecularly, we could describe that Fas enhances the TCR signaling at membrane proximal level, since the phosphorylation of the first proteins involved in TCR activation is increased. Furthermore, both membrane-bound and soluble FasL are capable to initiate Fas co-stimulatory signal. Lastly, we could exclude the involvement of FADD and Caspase-8, first actors of Fas signaling, in the co-activation, and even more importantly, the involvement of the death domain of Fas cytoplasmic tail, unveiling the implication of another Fas receptor domain. To describe the molecular mechanisms and the context where Fas-TCR co-stimulation occurs might be of an outstanding importance in the comprehension of Fas physiopathology in T cells and for future studies that might involve its potential for immunotherapeutic strategies

La thérapie génique consiste à introduire du matériel génétique dans des cellules dans l’objectif de traiter une pathologie. Le plus souvent, la thérapie génique s’effectue au moyen d’un vecteur viral, transportant le gène jusque dans les cellules cibles. Dans le cas des maladies monogéniques, l’adeno-associated virus (AAV) s’est imposé progressivement comme un vecteur de choix. Son absence de pathogénicité, son large tropisme et sa capacité à transduire des cellules quiescentes sont autant d’avantages comparés à d’autres vecteurs utilisés en thérapie génique. L’utilisation d’AAV est approuvé en Europe pour le traitement d’un déficit rare en lipoprotéine lipase et vient récemment d’être approuvé par les autorités américaines pour le traitement d’un déficit de la vision. Toutefois, les essais de thérapies géniques se heurtent souvent aux réponses immunitaires dirigées contre l’AAV. En effet, les différents composants de ce vecteur viral ont été identifiés comme pouvant déclencher des réponses immunitaires s’opposant à l’efficacité à long terme de la thérapie génique. De plus, la protéine transgénique peut s’avérer immunogène, ce qui conduit au déclenchement de réponses immunitaires, à la destruction des cellules transduites et in fine à l’échec de la thérapie génique. En clinique, des immunosuppresseurs sont utilisés pour palier à ses effets indésirables. Toutefois, de par leurs effets secondaires infectieux et tumorigènes, des stratégies visant plutôt à induire de la tolérance vis-à-vis de la protéine transgénique, associées à un bénéfice pour la santé des patients, se sont développées.L’objectif de ce travail de thèse a été d’implémenter une nouvelle stratégie visant à étudier l’effet immunorégulateur et tolérogène de protéines de fusion dérivées de CTLA-4/Fc et de PD-L1/Fc. Pour cela, nous avons utilisé un modèle murin récapitulant les réponses immunitaires induites par un AAV permettant l’expression d’une protéine modèle fortement immunogène, l’ovalbumine (Ova). Ensuite, des AAV codant pour les protéines au potentiel immunorégulateur ont été synthétisés et injectés aux souris conjointement à l’AAV-Ova. Cette stratégie d’immunorégulation vectorisée (VIR) nous a permis d’évaluer la capacité de chacune des protéines à moduler les réponses immunitaires dirigées contre l’Ova directement in vivo. Au total, ce travail a permis de mettre en évidence i) l’intérêt et les limites de la stratégie VIR, ii) celui du rôle délétère de CTLA-4/Fc au long terme sur les lymphocytes Tregs CD4+FoxP3+, périphériques et centraux, iii) et de démontrer l’intérêt de 2 nouvelles molécules dérivées PD-L1/Fc sur la persistance de l’Ova
Gene therapy consist into introducing genetic material into cells to treat genetic disorders. Most gene therapies use viral vectors to carry the gene within target cells. In case of monogenic disorders, adeno-associated viruses (AAV) has become a vector of choice because of its lack of pathogenicity, its large tropism and its capacity to transduce quiescent cells. The use of AAV is approved in Europe to treat a rare lysosomal storage disease and has recently been approved by the FDA to treat a genetic cause of blindness. However, most clinical trials face immune responses directed against AAV components which may be highly immunogenic. This deleterious immunogenicity often lead to the trial failure. In addition, transgenic protein can also be immunogenic, aimaing to the destruction of transduced cells and ultimatly to gene therapy failure. In clinic, immunosuppressive drug remain the only option to counteract unwanted immune responses. These drugs possess infectious and tumorigenic side effects, therefore strategies aiming to rather capable to induce tolerance toward the transgenic protein are being developped and needed. The objectif of this work was to implement a new strategy aiming to study the immunoregulatory and tolerogenic effect of fusion proteins derived from CTLA-4 and PD-L1. We used a murin model recapitulating the immunes responses induced by an AAV coding for an immunogenic model protein, ovalbumin (Ova) presented in previous studies by our group and others. Then, we synthesized AAV coding for our newly designed immunoregulatory protein and injected them into mice along with AAV-Ova. This strategy of vectorized immunoregulation (VIR) allowed to evaluate the intrinsic capacity of each individual proteins to modulate immune responses against Ova directly in vivo. Eventually, this work allow to 1) assess the benefits and limits of the VIR strategy, 2) the deletrious long-term effects of CTLA-4/Fc on central and peripheral Tregs in mice, 3) to demonstrate the interest of new molecules specifically derived from PD-L1/Fc over the immune tolerance through the long-term persistance of Ova transgene

La leucémie lymphoïde chronique (LLC), la leucémie la plus fréquente chez l'adulte, est caractérisée par l'accumulation de lymphocytes B matures dans le sang périphérique et les tissus lymphoïdes. La progression de la LLC est fortement dépendante des interactions complexes au sein du microenvironnement tumoral (TME) et malgré les récentes avancées dans le traitement de la LLC ciblant la TME, la LLC reste une maladie incurable. Par conséquent, nous voulions caractériser en profondeur le paysage immunitaire dans le TME dans la LLC murine et humaine afin d'identifier de nouvelles cibles potentielles pour une approche immunothérapeutique. À cette fin, nous avons effectué une caractérisation complète et approfondie par cytométrie de masse à haute dimension pour établir une cartographie approfondie des sous-populations de cellules immunitaires. Nous démontrons que les changements pertinents dans la composition des cellules immunitaires, en particulier l'expansion de sous-populations spécifiques de cellules immunitaires lymphoïdes et myéloïdes, sont associés à une forte suppression immunitaire contribuant ainsi à un phénotype d'échappement dans la LLC. Ces changements associés à la LLC peuvent être restaurés dans les modèles précliniques par un double blocage du point de contrôle immunitaire PD1/LAG3. De plus, nous démontrons une forte hétérogénéité des cellules T entre les patients qui peut être stratifiée en fonction de leur profil de cellules T, et la corrélation de sous-ensembles de cellules T spécifiques avec le temps jusqu'au traitement initial, mettant en évidence leur valeur pronostique potentielle. En conclusion, avec cette première étude CyTOF dans la LLC, nous avons élargi les connaissances actuelles sur la complexité phénotypique du TME. Nous avons démontré que le double ciblage des points de contrôle immunitaires contrôlait efficacement le développement de la LLC dans les modèles précliniques et pouvait donc avoir des avantages potentiels dans la LLC pour restaurer une immunité anti-tumorale fonctionnelle
Chronic lymphocytic leukemia (CLL), the most frequent leukemia in adults, is characterized by the accumulation of mature B lymphocytes in peripheral blood and lymphoid tissues. The progression of CLL is highly dependent on complex interactions within the tumor microenvironment (TME) and despite recent advances in CLL treatment targeting the TME, CLL remains an incurable disease. Therefore, we wanted to deeply characterize the immune landscape in the TME in murine and human CLL to identify novel potential targets for an immunotherapeutic approach. For this purpose, we performed a comprehensive and extensive characterization by high-dimensional mass cytometry to establish an extensive cartography of immune cell subsets. We demonstrated that relevant changes in the immune cell composition, especially the expansion of specific lymphoid and myeloid immune cell subsets, are associated with strong immune suppression thereby contributing to an escape phenotype in CLL. These CLL-associated changes can be restored in preclinical models by a dual PD1/LAG3 immune checkpoint blockade. Moreover, we demonstrated a high T cell heterogeneity between patients that can be stratified according to their T cell profile, and the correlation of specific T cell subsets with time to initial treatment, highlighting their potential prognostic value. In conclusion, with this first CyTOF study in CLL, we expanded the current knowledge of the phenotypic complexity of the TME. We demonstrated that dual targeting of immune checkpoints efficiently controlled CLL development in preclinical models and therefore could have potential benefits in CLL to restore a functional anti-tumor immunity

Le cancer est la deuxième cause de décès dans le monde. Malgré l'existence des traitements standards, le développement et la recherche de stratégies thérapeutiques innovantes et de médicaments est toujours nécessaire. La combinaison des médicaments induisant la mort cellulaire immunogène (ICD) et l'inhibition des points de contrôle immunitaire (ICB), semble être un protocole prometteur. Dans cette thèse, nous avons démontré que la Lurbinectedine, un inhibiteur de la transcription nouvellement approuvé pour le traitement du cancer du poumon récidivant, déclenche les caractéristiques de l'ICD dans quatre différentes lignées cellulaires humaines et murines in vitro. Vaccinée par des cellules de fibrosarcome traitées par la lurbinectedine, les souris immunocompétentes sont protégées du rechallenge des tumeurs syngéniques. La lurbinectedine limite la croissance du fibrosarcome transplanté d'une manière immunodépendante. Dans les souris, le fibrosarcome murin (MCA205) transplanté et le cancer du sein, induit par des hormones en combinaison avec des cancérigènes, ont été sensibilisés par la lurbinectedine aux deux ICB : PD-1 et CTLA-4. Il convient de noter que la mémoire immunologique à long terme a été générée chez des souris guéries. En outre, nous avons évalué la capacité anticancéreuse de LTX-401, un peptide oncolytique conçu pour l'immunothérapie locale. Les injections intratumorales séquentielles de LTX-401 retardent considérablement la croissance des tumeurs sous-cutanées MCA205 et TC-1 chez un hôte immunocompétent, mais montrent un effet thérapeutique limité sur les tumeurs syngéniques abscopales. Une seule administration de LTX-401 augmente l'efficacité de l'ICB anti-CTLA-4 ou anti-PD-1 + anti-CTLA-4. De plus, le traitement séquentiel avec LTX-401 et les deux ICB présente une immunité antitumorale systémique à la fois contre la tumeur traitée et la tumeur abscopale. En conclusion, la lurbinectedine et le LTX-401 induisent la mort cellulaire immunogène des cellules cancéreuses et renforcent les effets anticancéreux des inhibiteurs de points de contrôle immunitaires. Ces résultats jettent les bases expérimentales de traitements combinés et peuvent faciliter les conceptions d'essais cliniques
Cancer is the second leading cause of death worldwide, despite the existence of standard treatment, innovative therapeutic strategies and drugs are still in urgent demand. The combination of immunogenic cell death (ICD) inducing drugs and immune checkpoint blockade (ICB) seems to be a promising modality. In this thesis, we demonstrated Lurbinectedin, a transcription inhibitor newly approved for relapsed lung cancer treatment, triggers hallmarks of ICD in four different human and murine cell lines in vitro. Vaccinated with Lurbinectedin-treated fibrosarcoma cell protects immunocompetent mice from rechallenge with syngeneic tumours. Lurbinectedin restrains transplanted fibrosarcoma growth in an immune dependent manner. Both transplanted MCA205 cancer and hormone/carcinogen induced breast cancer were sensitized by Lurbinectedin to PD-1 and CTLA-4 double ICBs. Of note, long-term immunological memory was generated in cured mice. Further, we evaluated the anticancer capacity of LTX-401, an oncolytic peptide designed for local immunotherapy. Sequential intratumoral injections of LTX-401 dramatically retards subcutaneous MCA205 and TC-1 tumour growth in immunocompetent host, yet shows limited therapeutic effect of anti-CTLA-4 or anti-PD-1/anti-CTLA-4 ICBs. Moreover, sequential LTX-401 treatment with double ICBs exhibits systemic antitumor immunity to both treated and abscopal tumour. In conclusion, lurbinectedin and LTX-401 induce cancer cell immunogenic cell death and enhance the anticancer effects of immune chekcpoint blockade. These results lay the experimental foundation of combination regiments and may facilitate the clinical trial design

Le cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC) est le cancer le plus mortel au monde, en partie en raison de résistance acquises chez des patients qui initialement répondaient aux thérapies anti-cancéreuses comme les chimiothérapies génotoxiques et la radiothérapie (agents endommageant l'ADN, nommés ci-après DDA) et aux thérapies ciblées. L’immunothérapie (dont les inhibiteurs des points de contrôle immunitaires (ICI)) est une véritable révolution dans la prise en charge des patients. Cette stratégie a en effet eu un impact positif rendant des cancers avancés n’ayant pas de cibles « actionnables » que l’on considérait incurables, traitables. La survie à 5 ans est passée de seulement 5% avec un traitement conventionnel à 20% avec les immunothérapies et jusqu’à 50% - 60% pour le mélanome et le cancer du poumon par l’utilisation de combinaisons thérapeutiques incluant les ICI et les DDA. Le défi actuel des essais cliniques est de développer des stratégies thérapeutiques combinées qui augmentent l’efficacité des différents traitements tout en limitant les résistances. Elucider les mécanismes de résistance est essentiel pour proposer de nouveaux biomarqueurs prédictifs robustes et de nouvelles approches thérapeutiques pour améliorer l'efficacité des ICI.Nous avons émis l'hypothèse que la résistance aux DDA et aux ICI est en partie médiée par des mécanismes tumoraux intrinsèques, dont certains peuvent être partagés. Ainsi, nous avons étudié l'action des DDA et leurs conséquences moléculaires pouvant conduire à une évasion immunitaire. Grâce à trois approches complémentaires (in silico, in vivo sur des cohortes de patients et in vitro), nous identifions que la protéine d'échafaudage p62/SQSTM1 est un médiateur moléculaire clé capable de prédire et de contrôler la sensibilité aux DDA et ICI. Nous soulignons pour la première fois que SQSTM1 est à l’origine d’un profil tumoral immunitaire « CHAUD », tout en régulant à la baisse les mécanismes de réparation de l'ADN. De plus SQSTM1 est essentiel pour la réactivation induite par les DDA des rétrovirus endogènes humains (hERV). En aval, les hERV induisent une réponse antivirale innée, entraînant l'expression d'interférons, MHC-I et PD-L1, conduisant à une évasion immunitaire tumorale.En conclusion, i) nous proposons SQSTM1 comme biomarqueur prédictif pour sélectionner les patients pouvant bénéficier des stratégies de combinaison ICI + DDA, et ii) nous montrons une justification biologique de l'efficacité de telles stratégies dans le cancer du poumon réfractaire, visant à promouvoir leur utilisation et améliorant ainsi le pronostic du CBPNPC
Non-small cell lung cancer (NSCLC) is the deadliest cancer in the world, due to acquired resistance to genotoxic chemotherapy and radiotherapy (DNA-damaging agents, named DDAs hereafter) and targeted therapies. Immunotherapy (including immune checkpoint inhibitors (ICIs)) is a real revolution in patient care. This strategy has indeed had a positive impact, turning into treatable advanced cancers without "actionable" targets that were considered incurable. Survival at 5-year has increased from 5% with conventional treatment to 20% with immunotherapies and up to 50/60% for melanoma and lung cancer with therapies combining ICIs and DDAs. The current challenge in clinical trials is to develop combined therapeutic strategies that increase efficacy while limiting resistance to different treatments. Elucidating resistance mechanisms is essential to propose new robust predictive biomarkers and new therapeutic approaches to improve the efficacy of ICIs.We have hypothesized that resistance to DDAs and ICIs is mediated by intrinsic tumor mechanisms, some of which may be shared. Thus, we have studied the action of DDAs and their molecular consequences that lead to immune evasion. Through three complementary approaches (in silico, in vivo on patient cohorts and in vitro), we identify the p62/SQSTM1 scaffold protein as a key molecular mediator capable of predicting and controlling sensibility to DDAs and ICIs. We report for the first time that SQSTM1 causes a "HOT" tumor immune profile, while downregulating DNA repair mechanisms. In addition, SQSTM1 is essential for the DDAs-induced reactivation of human endogenous retroviruses (hERVs). Downstream, hERVs induce an innate antiviral response, resulting in the expression of interferons, MHC-I and PD-L1, leading to tumor immune evasion.In conclusion, i) we propose SQSTM1 as a predictive biomarker for selecting patients who may benefit from ICI plus DDA combination strategies, and ii) we highlight a biological rationale for the efficacy of such strategies in refractory lung cancer, aimed at promoting their use and thus improving the prognosis of NSCLC

L’instabilité des microsatellites (MSI) est un phénotype tumoral dû à une déficience héréditaire ou acquise du système de réparation des mésappariements de l’ADN (MMR : mismatch repair). Le phénotype MSI est retrouvé dans 5% des cancers colorectaux métastatiques (CCRm) et est un facteur prédictif positif majeur de l’efficacité des inhibiteurs de checkpoints immunitaires (ICKi). L’objectif de mon travail a été de caractériser sur le plan clinique et moléculaire les CCRm MSI, d’en évaluer les modalités diagnostiques et d’évaluer la réponse aux ICKi. Dans un 1er travail, je montre que l’histoire naturelle clinique des CCRm MSI diffère selon le mécanisme sporadique ou héréditaire de la déficience MMR (Cohen et al., Eur J Cancer 2017). Dans un 2e travail, je montre que près de 10% des CCRm détectés comme MSI/MMR-déficients en vie réelle correspondent à des faux positifs des analyses immunohistochimiques et/ou de PCR, et que ces faux positifs sont responsables de la majorité des cas de résistance primaire aux ICKi observés dans les essais cliniques (Cohen*, Hain* et al., JAMA Oncol. 2018). Après une revue de la littérature concernant le phénotype MSI, son impact dans le cadre du CCR et des ICKi, je présente les résultats des travaux développés durant ce doctorat, avant de proposer différentes perspectives à l’ère de l’immunothérapie des cancers MSI
Microsatellite instability (MSI) is a tumor phenotype linked to somatic or germline inactivating alterations of DNA mismatch repair (MMR) genes. MSI is observed in approximately 5% of metastatic colorectal cancers (mCRC) and has recently emerged as a major positive predictive biomarker for the efficacy of immune checkpoint inhibitors (ICKi) amongst mCRC patients. The objectives of my work was to clinically and molecularly characterize MSI mCRC, to evaluate the accuracy of MSI screening methods and the response to immunotherapy in the context of ICKi clinical trials. Fist, I show that sporadic and inherited MSI mCRC display distinct natural history (Cohen et al., Eur J Cancer 2017). In a second work, I show that MSI testing in routine practice is associated with almost 10% of false positives due to misinterpration of IHC and PCR assays. Moreover, these false-positives are the main cause of mCRC primary resistance to ICKi observed in clinical trials (Cohen*, Hain* et al., JAMA Oncol. 2018). After summarizing the literature concerning MSI, its consequences on CRC and immunotherapy, I present the results of the nosologic and diagnostic works developed during this doctoral thesis. Then I will go on perspectives in the context of MSI cancer

PD-1 (Programmed Cell death protein -1) est un récepteur co-inhibiteur exprimé à la surface de lymphocytes T (LT) activés. Ce récepteur joue un rôle important dans le maintien de la tolérance périphérique tout en protégeant contre les maladies auto-immunes et inflammatoires. Cependant, une expression élevée et permanente de PD-1 et ses ligands PD-L1 et PD-L2 (PD-Ls) perturbe la réponse immunitaire contre les pathogènes et les cellules tumorales. Les inhibiteurs de points de contrôle immunitaires (ICI) ciblant l'axe PD-1/PD-Ls représentent aujourd’hui une avancé majeure dans le traitement de différents types de cancer, tant sur le plan de l’efficacité que de la tolérance. Le nivolumab (nivo) et le pembrolizumab (pembro) sont deux anticorps monoclonaux (AcM) anti-PD-1 qui bloquent l’interaction de PD-1 avec ses ligands. Ces AcM ont montré des résultats prometteurs dans le traitement de multiples types de cancers comme le mélanome, le cancer bronchique non à petites cellules, le carcinome à cellules rénales, etc. Malgré l’importance thérapeutique de nivo et de pembro dans le cancer, aucune étude n’a défini le devenir de PD-1 après la liaison à ces deux AcM. L’objectif de cette étude a été donc d’évaluer l’endocytose de PD-1 suite au liaison à des AcM anti-PD-1 (clone J110, nivo, pembro) et de déterminer s’il y a différence entre nivo et pembro vis à vis leur capacités à induire l'internalisation de PD-1. L’étude de l’endocytose de PD-1 a été réalisé sur des LT humains obtenus à partir du sang périphérique de donneurs sains et activés avec des Ac anti-CD3/anti-CD28 ou concanavaline A afin d’exprimer le récepteur PD-1. L’analyse des données par cytométrie en flux a montré que l’engagement de PD-1 avec l’Ac anti-PD-1 (clone J110) induit son endocytose dans les LT humains et que 50% de la totalité de PD-1 de surface est internalisé dans les premiers 30 minutes suivant l’incubation de cellules à 37°C, suivi d’un taux d’endocytose plus lent (56% en 60min). Notre étude a montré également que la liaison de nivo et de pembro au PD-1 induit son endocytose et que la plupart de récepteur est internalisée dans les 30 min suivant l’incubation de cellules à 37°C. Toutefois, 32 à 50% des récepteurs sont résistants à l’endocytose. L’analyse comparative de nivo et de pembro a révélé une différence statistiquement significative (p=0.03) entre le taux d’internalisation du complexe PD-1/nivo et celui du PD-1/pembro (46% versus 25% en 30min, respectivement). Même à des concentrations élevées de pembro, la liaison de nivo induit une meilleure internalisation de PD-1, ce qui suggère que nivo pourrait être plus efficace. Bien que les ICI comme nivo et pembro sont connus de bloquer l’interaction de PD-1 avec ses ligands, PD-L1 et PD-L2, notre étude a montré pour la première fois que ce deux AcM induisent aussi l’endocytose du récepteur PD-1 dans les LT humains avec des taux différents, et que 32% à 50% de récepteurs PD-1 sont résistants à l’endocytose. Ces résultats pourraient être exploités pour améliorer l’internalisation de PD-1 dans les LT humains et par la suite augmenter les potentiels thérapeutiques de nivolumab et de pembrolizumab dans le traitement du cancer. Mots clés : Récepteur PD-1, Ligands de PD-1, Lymphocytes T, Inhibiteurs de point de contrôle immunitaires, Anticorps anti-PD-1, Nivolumab, Pembrolizumab, Endocytose, Cancer
PD-1 (Programmed Cell death protein -1) is a co-inhibitory receptor expressed on the surface of activated T cells. It plays an important role in maintaining peripheral tolerance and protecting against autoimmune and inflammatory diseases. However, permanent expression of PD-1 and its ligands PD-L1/ PD-L2 (PD-Ls) disrupts the immune response against pathogens and tumor cells. Immune checkpoint blockade (ICB) targeting the PD-1/PD-Ls axis has revolutionized the treatment of many cancers. Nivolumab (nivo) and pembrolizumab (pembro) are two anti-PD-1 monoclonal antibodies (mAb) that block the interaction between PD-1 and its ligands. They have shown promising results in the treatment of multiple types of cancers such as melanoma, non-small cell lung cancer, renal cell carcinoma, etc. Surprisingly, despite the success of anti-PD-1 in cancer immunotherapy, no-one has defined the destiny of surface PD-1 following antibody binding. Therefore, the objective of my master thesis was to define the fate of surface PD-1 following antibody binding and whether different anti-PD-1 Abs in the clinic differ in their ability to induce PD-1 endocytosis. The study of PD-1 endocytosis was performed on human T lymphocytes obtained from peripheral blood of healthy donors and activated with anti-CD3/anti-CD28 Ab or concanavalin A to express PD-1 receptor. Data analysis by flow cytometry showed that following anti-PD-1 Ab binding, 50% of PD-1 becomes endocytosed by 30min. In addition, we found that the PD-1 receptor is internalised upon its engagement with nivo and pembro and that most of the receptor is endocytosed within 30 min. However, 32 to 50% of the receptors are resistant to endocytosis. The comparative analysis of nivo and pembro has revealed a statistically significant difference (p=0.03) between the internalisation rate of the PD-1/nivo complex versus PD-1/pembro (46% versus 25% by 30min, respectively). Even at high concentrations of pembro, nivo induces better internalization of PD-1, suggesting that nivo could be more effective than pembro. Our study showed for the first time that ICB involves not only in the blockade of PD-1/PD-Ls interaction, but also in the endocytosis of PD-1 receptors from the surface of human T-cells, which differs between nivolumab and pembrolizumab. These results could be exploited to increase the therapeutic potential of nivolumab and pembrolizumab in cancer treatment. Keywords: PD-1 receptor, PD-1 ligands, T lymphocytes, Immune checkpoint blockade, Anti-PD1 antibodies, Nivolumab, Pembrolizumab, Endocytosis, Cancer

L’acétylation est une modification post-traductionnelle des protéines essentielles. Elle est impliquée dans bon nombre de processus cellulaires importants comme la régulation de la structure de la chromatine et le recrutement de protéines. Deux groupes d’enzymes, soient les lysines acétyltransférases et les lysines désacétylases, régulent cette modification, autant sur les histones que sur les autres protéines. Au cours des dernières années, de petites molécules inhibitrices des désacétylases ont été découvertes. Certaines d’entre elles semblent prometteuses contre diverses maladies telles le cancer. L’acide valproïque, un inhibiteur de deux des trois classes des désacétylases, a un effet antiprolifératif chez plusieurs organismes modèles. Toutefois, les mécanismes cellulaires sous-jacents à cet effet restent encore méconnus. Ce mémoire met en lumière l’effet pH dépendant de l’acide valproïque sur différentes voies cellulaires importantes chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Il démontre que ce composé a la capacité d’inhiber la transition entre les phases G1 et S par son action sur l’expression des cyclines de la phase G1. De plus, il inhibe l’activation de la kinase principale de la voie activée suite à un stress à la paroi cellulaire. L’acide valproïque occasionne également un arrêt dans la réplication de l’ADN sans y causer de dommage. Il s’agit là d’un effet unique qui, à notre connaissance, n’est pas observable avec d’autres agents qui inhibent la progression en phase S.
Acetylation is an essential post-translational modification involved in many important cellular processes such as regulation of chromatin structure and proteins interactions. Two enzyme families, lysine acetyltransferases and lysine deacetylases, allow proper regulation of this modification both on histones and non-histones proteins. In recent years, the discovery of small deacetylase inhibitors has led to promising novel therapy in the treatment against various diseases such as cancer. Valproic acid, a class I and II deacetylase inhibitor, has been shown to have antiproliferative effects in various models. However, the cellular mechanisms underlying this effect remain unknown. This thesis highlights the pH-dependent effects of VPA on numerous important cellular pathways in the yeast Saccharomyces cerevisiae. Our results demonstrate that VPA inhibits the transition from G1 to S phase of the cell cycle by its action on the expression of G1 cyclins. Moreover, VPA inhibits the activation of the main kinase involved in the cell wall integrity pathway. Furthermore, VPA exposure also leads to DNA replication arrest in a DNA damage-independent manner. This is a unique effect that, to our knowledge, is not observable with other agents that inhibit S phase progression.