Добірка наукової літератури з теми "Modèles tumoraux précliniques"

Les lymphocytes T (LT) exprimant de multiples molécules de co-stimulation inhibitrices (PD-1, Tim-3, Lag-3, etc.) perdent leur activité anti-tumorale. PD-1 est une cible thérapeutique majeure dans le traitement du cancer, mais son expression isolée ne signe pas une dysfonction. Tim-3 est exprimée par de nombreux types cellulaires et inhibe les LT effecteurs ou augmente l’activité des cellules suppressives. Au sein de nombreuses tumeurs, les lymphocytes T-CD8 co-exprimant PD-1 et Tim-3 perdent leur fonctionnalité et sont de mauvais pronostic. De plus, Tim-3 apparaît comme un biomarqueur de résistance au blocage de l’axe PD-1/PD-L1. L’efficacité anti-tumorale d’un double blocage PD-1 et Tim-3 dans des modèles précliniques conforte ce rationnel de cibler Tim-3 pour lever certaines résistances à l’immunothérapie.

La radiothérapie en conditions stéréotaxiques, ou radiothérapie stéréotaxique, résulte des améliorations techniques de délivrance de dose, par l’optimisation de l’imagerie, de la précision du positionnement des patients et dans la modulation de la balistique des faisceaux. La précision balistique assure une conformation précise au volume tumoral et réduit les marges, minimisant ainsi le volume de tissus sains exposés et le risque de toxicité. Cette réduction de volume irradié autorise l’utilisation de fortes doses par fraction et assure un excellent contrôle tumoral en particulier sur les cancers bronchiques non à petites cellules inopérables de stade précoce. La possibilité d’utiliser de fortes doses par fraction a considérablement modifié les schémas de fractionnement, changeant ainsi les réponses des tissus sains et tumoraux aux rayonnements ionisants et probablement globalement la radiobiologie tissulaire. Ces nouvelles modalités thérapeutiques nécessitent la mise en place de modèles précliniques de plus en plus complexes. Grâce à l’évolution technique une fois encore, il est aujourd’hui possible de modéliser l’irradiation en conditions stéréotaxiques chez le rongeur. Ces nouveaux modèles permettront d’appréhender la réponse des tumeurs et des tissus sains à ces nouveaux protocoles de radiothérapie.

Le cancer de l'ovaire est la première cause de décès par cancer gynécologique. Cette thèse avait pour objectif la prospection de nouvelles solutions thérapeutiques fondées sur la délivrance prolongée d'agents anti tumoraux à l'aide de systèmes macromoléculaires de synthèse. L'un des obstacles majeurs était la disposition d'un modèle de tumeur pertinent chez l'animal. Après un examen bibliographique des connaissances acquises, le deuxième chapitre examine le potentiel d'un panel de xénogreffes dérivées de tumeurs ovariennes humaines directement greffées chez la souris immunodéprimée. Il est montré que les principales caractéristiques phénotypiques et moléculaires des tumeurs originales sont maintenues au niveau des greffes. Les résultats traduisent la présence d'une hétérogénéité intra-tumorale et d'une oligoclonalité au niveau des tumeurs primaires. L'ensemble confirme l'importance du choix du modèle tumoral pour l'évaluation de nouveaux traitements et l'étude des mécanismes aboutissant aux rechutes de la maladie et au développement d'une chimiorésistance. Un troisième chapitre traite l'exemple d'un système de délivrance prolongée fondé sur le couplage d'un agent antitumoral modèle, la doxorubicine, associé de diverses manières à un vecteur macromoléculaire biorésorbable, le poly(L-lysine citramide). Le premier conjugué obtenu par couplage direct sur le vecteur étant trop stable, divers systèmes ont été conçus pour obtenir la libération souhaitée. L'utilisation d'un bras espaceur clivable de type ester-hydrazone a fourni le meilleur résultat. Pour pallier la complexité de ces conjugués, une stratégie innovante fondée sur le piégeage de la doxorubicine dans une gélatine artificielle à base de poly(N-acryloyl glycinamide) est prospectée qui devrait permettre l'utilisation simultanée de plusieurs principes actifs piégés temporairement par voie physique dans un gel adhésif et fournir des solutions mieux adaptées aux contraintes cliniques des traitements intrapéritonéaux
Ovarian carcinoma is the most lethal gynecologic malignancy. The aim of this PhD thesis was to develop new therapeutic approaches based on novel synthetic macromolecular drug delivery systems for intraperitoneal chemotherapy. These objectives were limited by the requirement of reliable tumor models for experimental studies. After a concise review of knowledge published in the literature, the potential interest of the establishment of a collection of tumor grafts derived from samples of human tumors is examined in a second chapter. Data show that the major phenotypic and genotypic features of the original tumors are maintained in the xenografts. They also confirm the importance of this tumor model to test new drugs and to analyze intratumoral heterogeneity and oligoclonality in primary ovarian carcinoma. The collection will be also helpful to study the mechanisms leading to disease recurrences and resistance to chemotherapies. An example of drug delivery system based on the different associations of a model chemotherapeutic drug (doxorubicin) with a bioresorbable macromolecular vector, namely poly(L-lysine citramide), is addressed in a third chapter. Direct amid linkage in the first conjugate was too stable with respect to antitumoral cytotoxicity desired after in vivo administration and different systems were generated subsequently to increase drug release in tumor deposits. The best results were obtained with a hydrazone cleavable spacer containing an ester group. To overcome the complexity of these conjugates, a novel strategy based on doxorubicin entrapment in a synthetic gelatin made of (poly(N-acryloyl glycinamide) is developed. This strategy should allow physical temporary entrapment of different drug molecules in a adhesive gel and could provide new solutions to the therapeutic challenges of intraperitoneal administration

Au cours de ma thèse, j’ai travaillé sur deux sujets complémentaires. Le premier a concerné l’étude des interactions entre les cellules tumorales et leur microenvironnement, dans quatre modèles de mésothéliomes malins (MM) de rat. Les analyses histologiques du stroma, associées à des analyses protéomiques et de l’expression de différentes cytokines/chimiokines ont permis d’identifier trois stades d’invasivité croissante, associés à des modifications quantitatives de nombreuses protéines et à un infiltrat immunitaire décroissant. La tumeur la plus invasive a été caractérisée par une immunosuppression avec un profil moléculaire spécifique augmentant le potentiel métastatique. Le second sujet a concerné l’évaluation de l’efficacité de la virothérapie anti-tumorale, basée sur l’utilisation de la souche vaccinale du virus de la rougeole MV et de son variant MV-ΔC, pour le traitement du MM. Les deux virus ont induit des régressions tumorales chez des souris NOD SCID transplantées avec deux lignées de MM humains, le MV-ΔC amplifiant cet effet en induisant une mort cellulaire plus rapide, attestée par une réduction plus marquée de la masse tumorale. Ce potentiel apoptotique est associé, in vitro, à une production accrue du signal de danger HMGB1 et à la synthèse d’une grande quantité d’ARN double brin viral. Ces cellules infectées par le MV-ΔC sont aussi capables de favoriser la maturation des cellules dendritiques grâce à la réplication virale et à l’activation de Protéine Kinase R. Ce travail de caractérisation de nouveaux modèles immunocompétents et de nouvelles stratégies thérapeutiques permet d'envisager un meilleur traitement des patients souffrant de mésothéliome
As a PhD student, I worked in parallel on two complementary subjects. The first one concerned the study of the interactions between tumor cells and their microenvironment in four models of rat malignant mesothelioma (MM), differing in both their immune infiltrate and their metastatic potential. Histological analyses of stroma, together with proteomic analyses and expression of different cytokines, chemokines and growth factors, led us to the identification of three stages of increasing invasiveness, associated with quantitative changes in many proteins and a decreased immune infiltrate. The most invasive tumor was characterized by immunosuppression with a specific molecular profile increasing the metastatic potential. The second topic was the evaluation of the efficacy of anti-tumor virotherapy, based on the use of the Schwarz strain of measles virus (MV) and its variant MV-ΔC for the treatment of MM. Both viruses induced tumor regressions in NOD SCID mice transplanted with two human MM cell lines, but MV-ΔC amplified this effect by inducing faster cell death, as revealed by a marked reduction of the tumor mass. This apoptotic potential is associated, in vitro, with an increased production of the danger signal HMGB1 and the synthesis of a large amount of viral double-stranded RNA. These MV-ΔC-infected cells are also capable of promoting the maturation of dendritic cells through viral replication and activation of the Protein Kinase R. This characterization of new immunocompetent models and novel promising therapeutic strategies may lead to better clinical management of patients with mesothelioma

Le cancer de l’ovaire constitue un véritable enjeu de santé public. Les nouveaux traitements se heurtent par ailleurs à des taux d’échec très élevés. Ceci s’explique notamment pour le manque de fiabilité des modèles précliniques classiques tels que la culture cellulaire en 2D. De nouveaux outils basés sur la culture cellulaire en 3D ont alors fait leur apparition tels que les sphéroïdes et les organoïdes. Or ces modèles ont leurs propres limites (coûts, difficultés d’application). La bio-impression 3D est une nouvelle approche permettant de créer des modèles tumoraux de manière contrôlée et reproductible. Néanmoins, elle a encore très peu été appliquée au cancer ovarien. En plus de la troisième dimension, il est important de prendre en compte les conditions dynamiques associées à l’environnement tumoral. Ceci est possible depuis quelques années grâce à la technologie des cancers sur puce basée sur la microfluidique. Cependant, cette technologie ne permet pas, à l’heure actuelle, de simuler le trajet vasculaire du médicament en amont de son interaction avec le tissu tumoral. Dans ce projet de thèse, nous avons souhaité créer un modèle tridimensionnel et dynamique du cancer ovarien en combinant les approches de bio-impression 3D et de microfluidique. Dans un premier temps, la bio-impression 3D a été utilisée pour créer la structure tumorale à proprement parlé. Pour y parvenir, nous avons formulé un hydrogel de gélatine et d’alginate de sodium dans lequel nous avons intégré des cellules cancéreuses ovariennes (SKOV-3) et des fibroblastes cancéreux (MeWo). Le tissu tumoral bio-imprimé a ensuite été caractérisé par différentes techniques pour démontrer sa viabilité et sa pertinence biologique. Sa réponse au cisplatine a également été évaluée. Dans un second temps, nous avons intégré le modèle tumoral bio-imprimé au sein d’un support microfluidique. Le rôle de ce support était de permettre la mise en culture du tissu bio-imprimé sous flux physiologique. Il devait également permettre de simuler le trajet vasculaire du médicament avant son interaction avec le tissu tumoral. Par la suite, nous avons fait appel à la simulation en mécanique des fluides pour concevoir une version améliorée du premier système. L’objectif étant de pouvoir tester, en même temps, plusieurs concentrations différentes de médicament sur un même dispositif microfluidique. Ce projet de thèse a démontré la capacité de la bio-impression 3D à créer des tissus tumoraux ovariens viables et fonctionnels. Il a par ailleurs ouvert des perspectives de recherche très intéressantes par rapport aux possibilités de combiner la bio-impression 3D et de la microfluidique en vue d’améliorer la modélisation préclinique des cancers ovariens
Ovarian cancer is a major public health issue. Moreover, new treatments still face very high failure rates. This is mainly due to the unreliability of conventional preclinical models such as 2D cell culture. Thus, new tools based on 3D cell culture have emerged such as spheroids and organoids. However, these models have their own limitations (cost, difficulty of application). 3D bioprinting is a new approach to create tunable and reproducible tumor models. However, very few bioprinted tumor models have been reported so far. Besides the “third dimension”, it is important to consider the dynamic conditions of the tumor environment. This has been possible for some years now thanks to microfluidics-based cancer-on-a-chip technology. However, this technology currently does not simulate the drug vascular transport before its interaction with the tumor cells. In this PhD project, we set out to create a dynamic, three-dimensional model of ovarian cancer by combining 3D bioprinting and microfluidics. First, 3D bioprinting was used to create the tumor structure itself. For that, we formulated a bio-ink comprising SKOV-3 ovarian cancer cells and MeWo cancer fibroblasts embedded in a gelatin – alginate hydrogel. The bioprinted tumor structures were then characterized by various techniques to demonstrate their viability and biological relevance. Their response to anticancer drug cisplatin was also assessed. In the second step, we integrated the bioprinted tumor model into a microfluidic support for culture under physiological flow. This support was also intended to simulate the drug's vascular transport prior to interaction with the tumor tissue. We then used computational fluid dynamics to design an improved version of the first system. The aim of this improved version was to simultaneously assess multiple drug concentrations. This PhD project demonstrated the ability of 3D bioprinting to create viable and functional ovarian tumor models. It has also brought interesting research prospects with regard to the possibilities of combining 3D bioprinting and microfluidics to improve preclinical modeling of ovarian tumors

Le cancer est une pathologie caractérisée par la prolifération anarchique de cellules tumorales. Malgré de nombreuses avancées technologiques en terme de dépistage, d’imagerie médicale, de chirurgie et de traitements, le cancer représente encore un challenge thérapeutique. Depuis quelques années, le développement d’immunothérapies, telles que le transfert adoptif cellulaire, fait l’objet de nombreuses études. Les Lymphocytes T Vγ9Vδ2 (LT Vγ9Vδ2) font partie des effecteurs immunitaires candidats du fait de leurs nombreuses fonctions effectrices et de leur nonalloréactivité. En effet, la reconnaissance de leurs cibles n’est par restreinte au complexe majeur d’histocompatibilité, il est donc possible de créer une banque cellulaire de LT Vγ9Vδ2 allogéniques qui pourront être administrés aux patients sans risque de réaction allogénique contre l’hôte. De plus, cette reconnaissance peut être induite grâce à des molécules pharmacologiques telles que le zolédronate. L’objectif de cette thèse a donc été d’évaluer l’efficacité thérapeutique de LT Vγ9Vδ2 humains allogéniques dans des modèles murins précliniques de xénogreffes orthotopiques. Deux modèles ont été mis en place : (i) un modèle de cancer épithélial de l’ovaire incluant le traitement standard des patientes par chirurgie et chimiothérapie, suivie d’une rechute avec carcinose péritonéale ; (ii) un modèle de glioblastome multiforme basé sur l’implantation intracérébrale de cellules tumorales primaires. Ainsi, le bénéfice thérapeutique du transfert adoptif de LT Vγ9Vδ2 humains allogéniques, associés ou non au zolédronate, a pu être démontré dans plusieurs modèles précliniques, ouvrant la voie vers un transfert en clinique
Cancer is a pathology characterized by uncontrolled proliferation of tumor cells. Despite many technological advances in terms of screening, medical imaging, surgery and treatments, cancer is still a therapeutic challenge. In recent years, development of immunotherapies, such as adoptive cell transfer, has been the aim of many studies. Vγ9Vδ2 T lymphocytes are interesting immune effectors because of their numerous effector functions and their nonalloreactivity. In fact, their targets recognition is not restricted to the major histocompatibility complex, so it is possible to create allogeneic Vγ9Vδ2 T cell banks that could be used to treat patients without risk of allogeneic reaction against the host. Moreover, this recognition can be induced by pharmacological molecules such as zoledronate. The aim of this thesis was to evaluate the therapeutically efficacy of allogeneic human Vγ9Vδ2 T lymphocytes in preclinical mouse models of orthotopic xenografts. Two models have been developed: (i) a model of epithelial ovarian cancer including standard treatment of patients by surgery and chemotherapy, followed by relapse with peritoneal carcinosis ; (ii) a model of glioblastoma multiforme based on intracranial injection of primary tumor cells. Thus, the therapeutically efficacy of adoptive transfer of allogeneic human Vγ9Vδ2 T lymphocytes, whether or not associated with zoledronate, has been demonstrated in several preclinical models, paving the way for clinical transfer

Le cancer du poumon touche plus de 50 000 personnes par an en France. Au moment du diagnostic, 60% des patients présentent une maladie métastatique. Ces métastases siègent au niveau osseux dans 20 à 40% des cas et sont associées à une survie réduite (5 à 10% à 5 ans) et à une altération de la qualité de vie. L’identification de nouvelles thérapeutiques potentielles est nécessaire à l’amélioration du pronostic vital et fonctionnel de ces patients.Une chimiokine, la fractalkine (FKN), constitue une piste thérapeutique intéressante. Ayant un rôle dans le recrutement leucocytaire, ainsi que sur le métabolisme osseux, délivrée localement, elle pourrait permettre de restaurer une immunité anti-tumorale et agir sur l’ostéolyse. Son impact sur le développement tumoral est complexe, et dépend de l’expression de son récepteur par les cellules tumorales, sa forme, la localisation des lésions, et du type de cancer.Nous avons tout d’abord voulu déterminer l’impact de la FKN sur le développement de métastases osseuses de CNPC (cancer pulmonaire non à petites cellules) dans un modèle syngénique murin, utilisant des cellules LL2 exprimant soit un niveau faible (LL2-FKNlo), soit un niveau élevé de FKN (LL2-FKNhi). La FKN avait un effet anti-tumoral, permettant une réduction du poids des tumeurs de 73% dans le groupe LL2-FKNhi comparé au groupe LL2-FKNlo à J14. L’expression élevée de FKN était associée à une augmentation du recrutement des monocytes inflammatoires, des cellules Natural Killer (NK), et plus particulièrement des lymphocytes B (LB), constituant un microenvironnement immunopermissif. Elle était également associée à des modifications significatives du niveau d’expression de gènes impliqués dans l’ostéoformation et la régulation de l’immunité.L’effet anti-tumoral de la FKN tendant à s’atténuer au cours du temps, et la proportion de lymphocytes T régulateurs (LTreg) FOXP3+ infiltrant le microenvironnement tumoral des tumeurs LL2-FKNhi étant supérieure à celle des tumeurs LL2-FKNlo, nous avons suspecté leur implication dans cette perte d’effet. Nous avons testé des associations de traitements, capables de stimuler l’immunité anti-tumorale via le blocage de CPI (Ac monoclonaux anti-CTLA4, anti-PD1, anti-PDL1, anti-TIM3), ou capables de bloquer l’activité des LTreg (cyclophosphamide, Ac anti-GITR), en association à une expression élevée de la FKN dans le but de de renforcer et/ou prolonger son effet anti-tumoral. A ce jour, les schémas d’administration que nous avons choisis n’ont pas permis d’obtenir un tel résultat. D’autres protocoles doivent encore être testés.Ces travaux nous ont permis de montrer un effet anti-tumoral de la FKN dans un modèle murin de métastases osseuses de CNPC, d’en préciser les mécanismes sous-jacents et d’identifier de nouvelles pistes d’associations de traitements, prenant en compte le rôle anti-tumoral des LB et pro-tumoral des LTreg dans ce modèle murin
In France, about 50 000 new cases of lung cancer are diagnosed every year. Sixty percent of them are already metastatic. Bone localizations are described in 20 to 40% of cases and they are associated with poor survival (5 to 10 % at 5 years) and impaired quality of life. New therapeutic options are mandatory to improve survival and functional prognosis.A chemokine, the fractalkine (FKN), represents a promising one. It is known for its capacity of leukocytes recruitment and its impact on the bone metabolism. It could be able to restore anti-tumor immunity and to act on osteolysis, when delivered locally. The impact on tumor development is highly complex and depends on the expression of its receptor by tumor cells, its molecular form, the location of the lesion, and the tumor type.We first planned to determine the impact of the FKN on the tumor development within a syngeneic murine model of bone metastasis of lung cancer, using either LL2 lung cancer cell line expressing a low (LL2-FKNlo) or a high level of FKN (LL2-FKNhi).FKN had an anti-tumoral effect, able to reduce the tumor-weight by 73% in the LL2-FKNhi groups, compared to LL2-FKNlo one, at day 14. High level of expression of FKN was associated with an increase in the recruitment of inflammatory monocytes, natural killer cells, and more specifically B lymphocytes (LB). Together, they formed an immunopermissive tumoral microenvironment. We also noted significant modification of expression level of genes involved in osteoformation and regulation of immunity.The FKN anti-tumor effect tended to decrease after day 14. At the same time, we quoted a high level of infiltration of LL2-FKNhi tumors by T regulatory lymphocytes (LTreg). We suspected their implication in this loss of effect.We tried therapeutic associations, able to stimulate anti-tumor immunity through immune checkpoint blockade (monoclonal antibody against CTLA4, PD1, PDL1, or TIM3) or to block LTreg (cyclophosphamide, anti-GITR antibody) in association with high FKN expression. The goal was to prolong and/or to reinforce its anti-tumoral effect.To date, the used administration protocols weren’t able to induce such an effect. Other protocols need to be tested.This work highlighted an anti-tumoral effect of FKN in this murine model of bone metastasis of lung cancer and identified the underlying mechanisms. It pointed out new therapeutics associations options based on the anti-tumoral implication of LB, and pro-tumoral action of LTreg

Mes travaux de thèse ont permis d’identifier nectine-4 comme un nouveau biomarqueur, facteur de pronostic et cible thérapeutique dans 63% des cancers du sein triple-négatif (TNBC). Les TNBCs (20% des cancers du sein) sont de mauvais pronostics car, en dehors de la chimiothérapie, il n’existe pas de traitement dit « ciblé ». Ces travaux vont permettre à court terme d’adapter la stratégie thérapeutique et d’améliorer la prise en charge des patientes TNBC en fonction de leur profil d’expression de nectine-4. En effet, nous proposons une thérapie ciblée fondée sur la stratégie Antibody Drug Conjugate « ADC » anti-nectine-4 dans les TNBC équivalent au trastuzumab-emtansine dans le cancer du sein HER2+. Nous avons produit, sélectionné et validé cet outil thérapeutique innovant. Nous avons couplé cet anticorps à la monomethyl auristatin-E (MMAE) et testé son efficacité in vitro et in vivo en utilisant des modèles précliniques de souris PDX (Patient Derived Xenograft) greffées en conditions orthotopiques avec des tumeurs primaires TNBC. Nos résultats obtenus sur les tumeurs primitives et métastatiques sont très prometteurs, puisqu’il est possible de réduire voire de faire disparaitre la masse tumorale très rapidement après un seul traitement à la fois au niveau des tumeurs primitives, des métastases positives pour nectine-4. Cet anticorps anti-nectine-4 a fait l’objet d’un brevet international, a été humanisé et est en cours de développement clinique au sein d’une industrie pharmaceutique. Il est actuellement testé pour sa toxicité et son efficacité chez le singe cynomolgus
Nectin-4 has been identified as a breast and ovarian biomarker at CRCM. Nectin-4 is a celladhesion molecule belonging to the immunoglobulin superfamily and is involved in ectodermaldevelopment in human. Nectin-4 has been recently identified as the epithelial receptor for themeasles virus. Together, this work has been rewarded by Inserm in 2012 (Prix del’Innovation). During my thesis, I have characterized nectin-4 as new prognosis biomarker andtherapeutic target in 63% of triple-negatif breast cancer (TNBC) . TNBCs represent 20% ofbreast cancer and are associated with poor prognosis as there is no exisiting targeted therapy.These results open the possibility for Antibody Drug Conjugate (ADC)-based targetedtreatment of primary and advanced TNBCs similar to trastuzumab-emtansine for HER2-positive breast cancers. We selected and validated a monoclonal antibody against nectin-4ectodomain and developed an ADC conjugated to monomethyl auristatin-E (MMAE). Weassessed the therapeutic efficiency of this ADC in vitro and in vivo in localised and metastaticTNBC Patient derived Xenografts (PDXs). In vivo, this ADC induced rapid, complete anddurable responses on nectin-4-positive xenograft TNBC samples including primary tumours,metastatic lesions, and local relapses. This antibody has been humanized, patented and iscurrently under clinical development by a pharmaceutical company testing toxicity and efficacyin cynomolgus monkeys

Un enjeu majeur en cancérologie est de réduire le risque de développement métastatique et de rechute. La transition épithélio-mésenchymateuse (EMT), processus physiologique au cours de l'embryogenèse, est un mécanisme central de la carcinogenèse, contribuant de façon précoce à la transformation et la dissémination des cellules tumorales via l'inhibition de la surveillance cellulaire (apoptose et senescence) et l'acquisition de capacités migratoires et invasives. Une autre caractéristique des cancers est la capacité d'échapper à la réponse immunitaire, puissante barrière anti-tumorale. Mais les cellules tumorales entretiennent des relations complexes avec le système immunitaire. Alors que la propension de l'inflammation et des cellules immunitaires innées à favoriser le développement tumoral et l'échappement immunitaire, via l'induction de l'EMT et le maintien d'un microenvironnement immuno-suppresseur, a été bien étudiée, le rôle éventuel de la réponse immunitaire adaptative dans la promotion de l'EMT est quant à lui peu connu. Grâce au développement d'un modèle murin de lignée tumorale mammaire plastique surexprimant l'oncogène Her2/Neu, ce travail démontre in vivo la capacité des cellules tumorales à subir l'EMT, induite par la réponse immunitaire médiée par les lymphocytes T. La déplétion spécifique des lymphocytes T (LT) CD4 restaure le phénotype épithélial de la tumeur, indiquant que les LT CD4 médient une réponse immunitaire induisant l'EMT. En retour, l'EMT confère aux cellules tumorales la capacité de modeler l'immunité comme le recrutement de neutrophiles. Ce travail apporte un nouvel éclairage sur les interactions entre cellules tumorales et système immunitaire
Current clinical challenge in many carcinomas is to reduce the risk of metastasis development and cancer recurrence. Epithelial-mesenchymal transition (EMT), a physiological process during embryogenesis, is a central mechanism in oncogenesis. EMT induction contributes to early transformation and dissemination through inhibition of cellular surveillance (apoptosis and senescence) and increased migrative and invasive behavior. Another necessary hallmark of cancer is the ability of tumor cells to evade immune surveillance, a powerful barrier against tumor progression. But cancer cells enjoy intricate relations with the immune system. Whereas inclination of inflammation and innate immune cells to favor tumor development and immune escape, via EMT induction and immunosuppressive microenvironment maintenance, has been well investigated, the role of adaptive immune response in EMT promotion is understudied. Based on the development of a plastic murine mammary tumor cell line model overexpressing Her2/Neu oncogene, this study demonstrate in vivo that tumor cells keep an epithelial phenotype in adaptive immunodeficient mice but undergo EMT under the pressure of T-cell mediated immune response, characterized by loss of epithelial EpCAM marker and acquisition of mesenchymal features and EMT transcriptomic signature. CD4 T cell depletion but not CD8 restores the epithelial phenotype of tumors, suggesting that CD4 T cells mediate an immune response that could lead ton EMT induction. In return, EMT confers the ability of tumor cells to shape immunity like intra-tumor neutrophil infiltration. This work shed a new light on interactions between tumor cells and immune system

La reconnaissance de l’implication du système immunitaire dans le cancer a guidé l’industrie vers de développement d’immunothérapies nombreuses et prometteuses. Or, à l’ère de l’immuno-oncologie, on constate un manque criant de modèles précliniques capables de simuler les interactions immunitaires entre un patient et sa tumeur. Pour remédier à cette situation, nous avons développé des modèles de souris humanisées combinant la reconstitution immunitaire de souris immunodéficiente et l’injection de lignées tumorales issues d’un même donneur. L’utilisation de cellules souches pluripotentes induites (iPSC) a permis notamment le développement de multiples lignées tumorales à partir d’un seul donneur sain, facilitant ainsi l’accès aux cellules immunitaires nécessaires à l’humanisation des souris. La transformation des cellules primaires ou dérivées d’iPSC a été faite par la transduction lentivirale des proto-oncogènes de la télomérase (hTERT), de Ras oncogénique (HRASV12) et de la région précoce du viruse simen 40 (SV40ER) encodant les gros et petits antigènes T (LgT et SmT). Cette approche permis de générer des tumeurs de haut grade, agressives et peu différenciées à l’aide de fibroblastes primaires et de cellules hépatiques, de cellules souches neurales et d’astrocytes dérivés d’iPSC. Dans tous les cas, les tumeurs ainsi générées ont été efficacement reconnues, infiltrées et souvent rejetées par le système immunitaire autologue implanté. Le rejet partiel de la plupart de ces tumeurs ouvre toutefois la porte à l’évaluation préclinique d’immunothérapies diverses reposant sur les réactions immunitaires anti-tumorales de l’hôte. Par exemple, nous avons pu étudier l’impact d’un traitement d’inhibition du point de contrôle immunitaire PD-1 sur la croissance de tumeurs d’origine fibroblastique où une augmentation marquée du taux d’infiltration immunitaire humaine a été observé sans toutefois mener à une réduction significative du fardeau tumoral. Nous avons aussi pu produire, de façon autologue, des lymphocytes T exprimant un récepteur d’antigène chimérique (CAR) contre le ganglioside GD2, un antigène tumoral préalablement identifié et détecté sur les tumeurs de cellules souches neurales générées par notre approche. L’efficacité cytotoxique de ces CAR a ainsi pu être validée in vitro dans un système autologue. Finalement, nous avons utilisé le modèle de tumeurs fibroblastiques dans des contextes immunitaires autologues et allogéniques pour déterminer si le potentiel immunomodulateur des cellules stromales mésenchymateuses (MSC) pouvait affecter la croissance tumorale. Selon nos résultats, les MSC n’auraient aucun effet ni sur le taux d’émergence et de croissance tumoral, ni sur l’infiltrat immunitaire, suggérant que leur utilisation thérapeutique serait sécuritaire en ce qui concerne ce type de tumeurs ayant préalablement un microenvironnement tumoral immunosuppresseur. En somme, les modèles innovateurs décrits dans cette thèse visent à améliorer la qualité prédictive des modèles murins précliniques en immuno-oncologie en récapitulant certaines interactions immunitaires entre un patient et sa tumeur. La grande flexibilité de cette approche permettra d’adapter aisément le modèle aux problématiques d’intérêt, tant fondamentales que précliniques.
Identification of the human’s immune system implication in cancer has guided the biotech industry towards the development of numerous and promising cancer immunotherapies. However, in the era of immuno-oncology, a distinct lack preclinical models can simulate the interactions between a patient’s tumor and immune cells. To tackle this issue, we developed humanized mouse models combining immune reconstitution of immunodeficient mice and injection of tumor cells lines from the same human donor. The use of induced pluripotent stem cells (iPSC) allowed the generation of multiple tumorigenic cell lines from a single donor, facilitating access to autologous immune cells necessary for mouse immune humanization. The transformation of primary or iPSC-derived cell lines was done using lentiviral transduction of proto-oncogenes telomerase (hTERT), oncogenic Ras (HRASV12) and simian virus 40 early region (SV40ER) encoding large and small T antigens (LgT and SmT). This approach allowed to generate high grade, aggressive and undifferentiated tumors from primary fibroblasts and iPSC-derived hepatic cells, neural stem cells and astrocytes. In all cases, such tumors were efficiently recognized, infiltrated and often rejected by the implanted autologous immune system. However, partial rejection of most tumors allows for preclinical evaluation of targeted immunotherapies relying on the hosts’ pre-existing immune response. For instance, we could study the impact of PD-1 checkpoint blockade inhibition on tumor growth in fibroblastic tumors where a significant increase in tumor infiltration was observed, but without an associated decrease in tumor burden. We could also produce autologous chimeric antigen receptor (CAR)-expressing T lymphocytes against GD2 ganglioside, a previously described tumor antigen detected on our neural stem cell-derived tumor cells. Cytotoxic efficiency of these autologous CAR T cells could thus be validated in vitro. Finally, we used our fibroblast-derived tumor models in autologous and allogeneic settings to determine if mesenchymal stem cells’ (MSC) immunomodulatory potential could impact tumor growth. Our results showed that MSC had no effect neither on tumor emergence and growth nor on immune infiltration, suggesting therapeutic use of these cells should be safe regarding such tumors already harboring a strongly immunodeficient microenvironment. Overall, the novel models described in this thesis aim at improving the predictive capacity of mouse pre-clinical models in immuno-oncology by recapitulating some immune interactions between a patient and its tumor. The great flexibility of this approach will allow for easy adaptation to many research problematics both preclinical and fundamental.