La rponse immunitaire antitumorale Cdric Mnard et Julien

La réponse immunitaire antitumorale Cédric Ménard et Julien Edeline

Objectifs du cours • Comprendre le concept d’immunosurveillance • Connaître les principaux effecteurs cellulaires et moléculaires impliqués dans la réponse immunitaire antitumorale • Comprendre les applications thérapeutiques potentielles de la manipulation de cette réponse immunitaire antiumorale

Le concept de niche tumorale Cellule normale Cellule transformée Niche de soutien TAM Immunité Anti-tumorale Co-évolution NK TCD 8 Treg Tumeur MDSC angiogenèse stroma CD Tgd

A_L’immunosurveillance • Toutes les tumeurs sont potentiellement immunogènes (immunosurveillance) • Concept ancien (XIXème siècle): Coley observe des régressions tumorales chez des patients atteints d’érysipèle – La réaction inflammatoire est responsable de la réduction tumorale • 1900 s : Paul Ehrlich propose que le taux de cancers chez les humains serait bien supérieur sans système immunitaire • Le système immunitaire (SI) est le support de la réaction inflammatoire – Le SI peut donc reconnaître spécifiquement les cellules tumorales et les détruire

• Preuves depuis années 90 • Ac anti-tumeur (SEREX) • TCD 8 anti-tumeur (tétramères HLA) • Présence de TIL, infiltration par TCD 8 EM, gènes Th 1 = bon pronostic (cultures, PCRQ, TMA, Pagès et al New Engl J Med 2005; 353: 2654) • La cellule tumorale • Est donc reconnue par le SI (apparition d’Ag tumoraux) • Déclenche une réponse immunitaire classique • Est capable d’être lysée (mécanismes d’échappements à contourner pour immunothérapie efficace en jouant sur le contexte cellulaire et moléculaire)

Tétramère (Assemblage de 4 molécules HLA biotinylées) Pentamère (Assemblage de 5 molécules HLA multimérisées par un domaine coiled-coil donc toutes sur le même plan)

Early metastasis Relapse Cancer colorectal (75 patients) Pagès et al New Engl J Med 2005; 353: 2654

Notion d’immunoscore Good prognostic Bad prognostic Bindea et al Immunity 2013; 39: 782 Cancer colorectal (153 patients)

Dunn, Annu Rev Immunol 2004 Paradigme des 3 E Echappement visible cliniquement métastase

Preuve clinique • Régressions spontanées observées dans 1 -2% des mélanomes (enfants/ado++) – Infiltrat lymphocytaire associé + carcinome à cellules claires rénal

GANGLION DRAINANT Présentation de peptides dans le CMH de classe II TCD 4 Th 2 IL-6 TGF IL-21 Th 17 IL-5 IL-4 IL-13 B PNN IL-12 TCD 8 TFH IL-21 IL-4 IL-17 TNF Présentation de peptides dans le CMH de classe I Activation réciproque Th 1 IL-2 Migration IFN-g TNF Macrophages gd. T CTL NK Importance de l’immunité innée Ag soluble PNE Mastocytes Complément Non-soi (tumeur) Migration Maturation LYMPHE IL-4 DCm Corps apoptotiques Capture de l’Ag Contexte de danger DCi

Réponse NK/Tγδ • Dommages à l’ADN = stress génotoxique – Expression membranaire de MICA (ligand de NKG 2 D) – Activation des NK pour lyser la cible + sécrétion d’IFN Tγδ

Réponse NK/Tγδ • Les cellules tumorales expriment aussi des ligands d’autres récepteurs activateurs NK – NKp 30 (ligd = B 7 -H 6) – NKp 44 et NKp 46 • Rappel : perte d’expression de molécules de CMH I dans 40 à 80% des tumeurs (variable d’un type histologique à l’autre) – Balance de signaux NK penche vers l’activation Cf cours NK de L 2

Réponse adaptative T • Dérégulations génétiques entraînant • l’expression anormale d’une protéine normale, • ou l’apparition d’une nouvelle protéine • Présentées à la membrane des cellules tumorales par les molécules de CMH I (peptides) Ag tumoraux Patients spécifiques Partagés Tumeurs spécifiques Tissus spécifiques Ubiquitaires

Lien entre instabilité génétique et immunogénicité ➜ L’instabilité génétique favorise la production de néoantigènes et l’immunogénicité tumorale

Lien entre instabilité génétique et réponse à l’immunothérapie Rizvi Science 2015; 384: 124 ➜ L’instabilité génétique favorise la réponse aux anti-PD 1

Les mécanismes d’échappement Hanahan and Weinberg, Cell 2011

L’échappement au système immunitaire Sous la pression de sélection du système immunitaire Elimination Equilibre Echappement Résistance à la lyse Immunoedition Immunosuppression

Résistance à la lyse • ALTERATION DE LA SENSIBILITE A LA LYSE (inhérent au processus tumoral, peut entrainer une chimiorésistance simultanée) – Surexpression de prot anti-apoptotiques (bcl-2, FLIP. . . ) – Sousexpression de prot pro-apoptotiques (Bax, casp 8. . . ) – Dérégulation de p 53 (mutée dans 50% des K) – Perte d’expression ou mutation de Fas

Immunoédition Sous la pression de sélection du SI NK CMH Classe I KIR Ligands des rec activateurs NK • • Défaut de présentation de l’antigène Perte des antigènes immunodominants • • Perte de l’expression des ligands de recepteurs activateurs NK Expression de CMH classe I non classiques (HLA-G) TCD 8

Immunosuppression PD-L 1 PD-L 2 i. DC i. Treg TAM n. Treg CCL 22 PD-L 1 PD-L 2 MDSC Cellules suppressives Peu de CPA immunogènes PD-L 1 PD-L 2 IL-10, TGF- IDO, ARG 1 Effets : *) Baisse de prolifération **) Incapacité fonctionnelle CTLA 4 Cellules tumorales TCD 8 NK PD-1 Cellules effectrices TAM : tumor associated macrophage MDSC : myeloid-derived suppressor cell Treg : regulatory T lymphocyte PD-1

Manipulation de la réponse anti-tumorale - Chirurgie - Radiothérapie - Chimiothérapie Stratégies classiques Immunothérapie Nouvelles stratégies - Elimination des T régulateurs (cyclophosphamide, anti-CD 25. . . ) - Blocage molécules suppressives (anti-CTLA 4, anti-PD 1/PDL 1, anti -KIR…) - Anticorps anti-tumeur - Allogreffe -Agonistes de TLR - Administration de cytokines - Vaccination peptidique - Vaccination dendritique - Transfert de lymphocytes activés (CAR T cells) Thérapeutique combinatoire

Immunothérapie conventionnelle • Anticorps thérapeutiques (voir cours Anticorps) – Cytotoxiques par ADCC, CDC ou induction directe d’apoptose – Blocage des facteurs de croissance nécessaires à la tumeur – Stimulation du système immunitaire • Stimulation par ligands de Toll-Like Receptors – TLR 4 : BCG intravésical (Immucyst®) • Cancer de la vessie : 60% de réponse • Activation des macrophages puis PNN et NK puis DC et T – TLR 7 : imiquimod (Aldara®) • Verrues génitales et condylomes acuminés • Carcinomes épidermoïdes ou basocellulaires superficiels • Activation des DC cutanées et de réponse Th 1

Immunothérapie conventionnelle • Administration de cytokines (voir cours Autres biothérapies) – De moins en moins utilisées en cancéro (effets 2 aires ++) – Moins efficaces que de nouvelles thérapies mais rémissions prolongées chez une petite partie des patients – IFN ( 2 a, Roferon® ou 2 b, Introna®) • Activation des NK (cytotox/prolifération), maturation des DC • Augmentation de l’expression des molécules de CMH • Leucémie à tricholeucocytes, Kaposi, mélanome, (CML, lymphome folliculaire, myélome, lymphome T cutané) – IL-2 (aldesleukine, Proleukin®) • Activation des NK (cytotox/prolifération), prolifération des lymphocytes T, augmentation de la cytotoxicité des T CD 8 • Cancer du rein, mélanome (association éventuelle IFN )

Thérapie cellulaire • Allogreffe et effet du greffon contre la leucémie (Gv. L) – Les T et NK du donneur contenus ds le greffon peuvent s’activer contre les cellules leucémiques résiduelles (post-chimio) et les détruire (non soi !) • Immunothérapie active (vaccination) • Immunothérapie passive Cf UE 9

Injection de T exprimant un CAR • Développement dans les néoplasies B Lymphocytes T Stimulation (anti-CD 3/anti-CD 28) + CAR CD 19 dans vecteur LTV/RTV T anti-CD 19 CAR TCR endogène B tumoral (LLC, FL, autres lymphomes B) LYSE Construction génétique sc. Fv anti-CD 19 + chaine signalisation TCR Ramos et al Ann Rev Med. 2015

Injection de T exprimant un CAR • Développement dans les néoplasies B AVANTAGES 1) Très forte affinité (>>TCR) 2) Pas besoin d’expression CMH classe I par la tumeur 3) Pas de restriction au CMH et pas de compétition pour CD 3/TCR endogène 4) Pas besoin de co-recepteurs 5) Mémoire in vivo OPTIMISATION 1) Nécessité d’une lymphodéplétion 2) Optimisation de la production et de la dose des CAR 3) Importance de la masse tumorale (dans l’efficacité et les effets secondaires type syndrome de lyse) 4) Role du microenvironnement suppresseur local 5) Utilisation du TCR endogène (anti-viral) 6) Autres cibles (CD 30 dans HL) sc. Fv anti-CD 19 Molécules de costimulation (CD 28/CD 137) CD 3 z Implication de Novartis depuis 2012

Lever l’immunosuppression • Elimination ou blocage des Treg – Cyclophosphamide faible dose, anti-CTLA-4 • Bloquer les « points de contrôle » inhibiteurs de la réponse immunitaire : – Anti-CTLA-4 : ipilimumab (Yervoy®) : mélanome, prostate – Anti-PD 1/anti-PD-L 1 : taux de réponse prometteurs dans de nombreux cancers – Activation T polyclonale du SI : effets 2 aires auto-immuns fréquents corrélés à l’efficacité antitumorale

Ipilimumab = anticorps anti-CTLA 4 • Efficace dans le mélanome • Semble intéressant pour environ 10%-20% des patients… • Dans ces cas-là, efficacité qui semble prolongée

Anti-PD 1 et anti-PDL 1 • Preuve de l’efficacité dans plusieurs tumeurs : – – Mélanome Cancers bronchiques Cancers du rein Cancers ORL… • Et prometteurs dans de nombreuses autres • Nombre significatif de patients non répondeurs • Mais quand la réponse est présente, elle est prolongée

Inhibiteurs de checkpoints en adjuvant • Prévention de la récidive = guérison Weber, NEJM 2017

Intérêt des associations ? • Dans le mélanome, association anti. CTLA 4 et anti-PD 1 > monothérapie • Mais toxicité de ces traitements : – Réactions auto-immunes • Sélectionner les patients qui en bénéficient?

Associations autres traitements et immunothérapie Zamarin, Pharmacol Ther 2015

Associations autres traitements et immunothérapie Sharma, Cell 2015

Exemple immunothérapie après radiothérapie Antonia, NEJM 2017

Conclusions • Immunothérapie : – Une révolution en devenir – Inhibiteurs de checkpoint immunitaires sont rentrés dans la pratique clinique – Nombreuses autres voies en cours de développement – Place des associations