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L’immunothérapie se présente aujourd’hui comme une alternative de choix dans le traitement des cancers. Son objectif est d’amplifier la réponse immunitaire contre les cellules tumorales tout en préservant les cellules normales. Les travaux antérieurs de mon équipe ont démontré qu'une réponse immunitaire antitumorale a lieu dans les carcinomes bronchiques non à petites cellules (CBNPC) et que des lymphocytes T cytotoxiques (CTL) spécifiques peuvent contribuer à la régression de la tumeur. Les travaux de mon équipe ont démontré aussi que l’interaction de l’intégrine CD103, souvent exprimée sur les lymphocytes infiltrant la tumeur (TIL), avec son ligand, le marqueur des cellules épithéliales E-Cadhérine, à la surface des cellules tumorales, est nécessaire à la polarisation des granules cytotoxiques et leur exocytose pour déclencher la lyse de la cellule cible. L’objectif principal de mon projet de thèse est de déterminer la contribution réelle des lymphocytes T CD8+/CD103+ infiltrant les tumeurs épithéliales dans la réponse CTL antitumorale et le rôle de CD103 dans la régulation de leurs fonctions effectrices in situ. Dans un premier temps, j’ai caractérisé, sur le plan transcriptionel et phénotypique, les TIL de CBNPC humains. Mes résultats ont montré que les lymphocytes T CD8+/CD103+ présentent une signature moléculaire caractéristique des cellules T mémoires résidentes dans les tissues (TRM), avec une expression des récepteurs CD69 et CD45RO. Mes résultats ont montré aussi que cette population lymphocytaire co-Exprime les récepteurs inhibiteurs PD-1 et Tim-3. Dans un deuxième temps, j’ai étudié la fonctionnalité des TIL CD8+/CD103+ et le rôle de CD103 dans leur activité cytotoxique anti-Tumorale. Mes résultats ont d’abord indiqué que les lymphocytes T CD103+ sont plus sensibles à la mort cellulaire induite par activation (AICD) que les TIL CD103-, et qu’ils expriment le granzyme B et CD107a suite à une activation spécifique. De plus, ils sont capables d’exercer une activité cytotoxique spécifique à l’encontre des cellules tumorales autologues suite à la neutralisation de l’interaction de PD-1 avec son PD-L1, et que des anticorps anti-CD103 bloquants inhibe cette fonction. Ensuite, j’ai analysé l’impact de l’expression de CD103 à la surface des TIL sur la survie de patients atteints de CBNPC de stade 1. Mes résultats ont révélé que cette intégrine favorise l’infiltration des TIL dans les régions tumorales épithéliales et qu’une forte expression de CD103 sur les TIL corrèle avec une amélioration de la survie des patients. Enfin, J’ai examiné le rôle de CD103 dans cette fonction et dans la réponse immunitaire antitumorale in vivo. Mes résultats préliminaires ont montré une croissance tumorale retardée des tumeurs LL2 transfectées avec l’E-Cadhérine et CCL5 greffées dans les souris CD103-WT. De plus l’inhibition de cette croissance corrèle avec une infiltration plus importante des tumeurs avec des lymphocytes T CD8+/CD103+. Ces résultats suggèrent un rôle important de la coexpression de CCL5 et d’E-Cadhérine par la tumeur dans le recrutement et la rétention des CTL au site tumoral. L’ensemble de ces travaux est en faveur du rôle important de CD103 dans la régulation de l’immunité T CD8 dans les tumeurs épithéliales et de l’utilité des anticorps neutralisants anti-PD-1 et anti-Tim-3 pour inverser l'épuisement de cette population lymphocytaires CD8+/CD103+. / Today Immunotherapy is clearly an alternative choice in the treatment of cancers. Its main objective is to enhance the cytotoxic immune response against tumor cells while preserving normal cells. We have previously demonstrated that there is an antitumor immune response in the Non-Small-Cell lung carcinoma (NSCLC) and cytotoxic T lymphocytes (CTL) contribute to NSCLC tumor regression. We further showed that the CD103 integrin interaction (oftenly expressed on tumor infiltrating lymphocytes (TIL)) with its ligand, the epithelial cell marker E-Cadherin, expressed at the surface of tumor cells, is necessary for the polarization and exocytosis of TIL cytotoxic granules and to trigger the lysis of the tumor target cells. The main purpose of my thesis project is to determine the actual role/ contribution of CD8+/CD103+ T lymphocytes (infiltrating the epithelial tumors) in the regulation of antitumor CTL response and to study the role of CD103 in the regulation of their in situ effector functions. Firstly, TIL infiltrating human NSCLC were characterized at transcriptional and phenotypic level. My results show that CD8+/CD103+ T lymphocytes have a molecular signature characteristic of memory T cells resident in tissues (MRT), with expression of CD69 receptors and CD45RO. My results also showed that this cell population co-Expresses the inhibitory receptors, PD-1 and Tim-3.In a second step, I studied the functionality of CD8+/CD103+ TIL and the role of CD103 in the regulation of anti-Tumor cytotoxic activity. My results have first indicated that CD103+ TIL are more sensitive to activation induced cell death (AICD) than TIL-CD103- and CD103+ TIL express granzyme B and CD107a after specific activation. Furthermore, CD103+ TIL are able to exert a specific cytotoxic activity against autologous tumor cells following the neutralization of PD-1- PD-L1 interaction, and that of anti-CD103 antibody inhibits this blocking function. After, I analyzed the impact of the expression of CD103 on the surface of TIL on the survival of patients with NSCLC stage 1. My results revealed that this integrin promotes the infiltration of TIL in epithelial tumor regions and a strong expression of CD103 on TIL correlates with improved patient survival. Finally, I examined the role of CD103 in this function and the antitumor immune response in vivo. My preliminary results showed a tumor growth delay of LL2 tumors transfected with E-Cadherin and CCL5 grafted in CD103-WT mice. Furthermore inhibition of growth correlates with a higher tumor infiltrating with CD8+/CD103+ T lymphocytes. These results suggest an important role of the coexpression of CCL5 and E-Cadherin by the tumor in the recruitment and retention of CTL at the tumor site. The whole work supports the role of CD103 in regulating the CD8 T cells-Mediated immune response in epithelial tumors and the usefulness of anti-PD-1 neutralizing and anti-Tim-3 for reversing the depletion of this lymphocyte population CD8+ / CD103+.

L’élucidation des mécanismes permettant l’optimisation de la réponse immunitaire antitumorale correspond à un enjeu majeur pour le développement de stratégies d’immunothérapie efficace. En effet, les réponses immunitaires antitumorales se traduisent rarement par l’éradication de la tumeur. Dans ce contexte, les travaux antérieurs de mon équipe ont démontré que l’interaction de l’intégrine αE(CD103)β7, souvent exprimée par les lymphocytes infiltrant la tumeur (TIL), avec son ligand E-cadhérine, à la surface des cellules tumorales épithéliales, joue un rôle majeur dans la potentialisation de l’activité lytique des cellules T en induisant la polarisation et l’exocytose des granules cytotoxiques. Nos résultats ont indiqué aussi que le TGF-β1, souvent abondant dans les tumeurs, joue un rôle déterminant dans cette induction suite à l’engagement du récepteur des cellules T. Dans ce contexte, nous avons cherché à comprendre les mécanismes de régulation du gène ITGAE qui codent la sous-unité alphaE de l’intégrine CD103. Nos résultats ont montré que les facteurs transcriptionnels Smad2, Smad3 et NFAT-1 sont impliqués dans la régulation de l’expression de la sous-unité αE(CD103). En effet, une costimulation avec du TGF-β1 recombinant et un anticorps anti-CD3 d’un clone T CD103- induit l’expression de cette intégrine qui est accompagnée d’une translocation dans le noyau de Smad2, Smad3 et NFAT-1 qui sont cytoplasmiques à l’état basal. L’inhibition spécifique de ces facteurs transcriptionnels inhibe l’expression de CD103 et abroge le potentiel lytique du clone T vis à vis de sa cible tumorale autologue. De plus, nous avons identifié deux séquences régulatrices du gène ITGAE humain, un promoteur proximal et un enhancer. Par ailleurs, mon équipe a récemment montré que l’interaction de CD103 à la surface des TIL avec une molécule E-cadhérine recombinante est suffisante pour induire la polarisation des granules cytolytiques par un mécanisme dépendant de la PLC-g1 et ERK et que cette intégrine possède non seulement une fonction d’adhérence, mais aussi une fonction de costimulation du signal TCR des TIL antitumoraux. Nous avons cherché à mieux comprendre la signalisation de l’intégrine CD103, en identifiant les domaines intracytoplasmiques de la sous-unité αE impliqués dans son activation. Nous avons ainsi construit une protéine de fusion CD103-GFP et plusieurs mutants du domaine intracytoplasmique de la sous-unité αE qui ont été ensuite transfectés dans la lignée Jurkat Tag CD103-/beta7+. Nos résultats ont montré que le domaine intracytoplasmique de la chaîne alphaE n’est pas nécessaire à la reconnaissance du ligand, la E-cadhérine. Par contre, nous avons montré que ce domaine est impliqué dans le phénomène de clustering de l’intégrine et dans sa polarisation à la zone de contact avec des billes couvertes avec la E-cadhérine-Fc. Nous avons identifié un domaine de 8 acides aminés (ESIRKAQL), contenant une sérine en position 1163 potentiellement phosphorylable, et qui est indispensable pour la signalisation de l’intégrine. De plus, nos travaux ont montré que ce domaine ESIRKAQL, est nécessaire pour la phosphorylation de la ERK1/2 et PLC-g1. Ainsi, une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires régulant les fonctions de CD103 pourrait contribuer au développement et à l’amélioration de la réponse antitumorale exercée par les CTL. / The elucidation of mechanisms for optimizing the antitumor immune response is a major challenge for the development of strategies for effective immunotherapy. Indeed, the anti-tumor immune responses rarely result in the eradication of the tumor. In this context, the previous work of my team have shown that the interaction of integrin αE(CD103)β7, often expressed by tumor infiltrating lymphocytes (TIL) with its ligand E-cadherin at the cell surface tumor epithelial cells, plays a major role in the potentiation of the lytic activity of T cells by inducing polarization and exocytosis of cytotoxic granules. Our results also indicated that TGF-β1, often abundant in tumors, plays a key role in the induction due to the commitment of the T cell receptor. In this context, we sought to understand the mechanisms regulating ITGAE gene encoding the subunit αE of integrin. Our results showed that the transcription factors Smad2, Smad3 and NFAT-1 are involved in regulating the expression of subunit αE(CD103)β7. Indeed, costimulation with recombinant TGF-β1 and anti-CD3 antibody induces on T cell clone CD103- the expression of this integrin ant the translocation into the nucleus of Smad2, Smad3 and NFAT-1 that are cytoplasmic at baseline. Specific inhibition of these transcription factors inhibits the expression of CD103 and repeals the lytic potential of cloned T with respect to the autologous tumor target. In addition, we identified two regulatory sequences of human ITGAE gene, proximal promoter and enhancer. In addition, my team has recently shown that the interaction of CD103 on the surface of TIL with a recombinant molecule E-cadherin is sufficient to induce the polarization of cytolytic granules by ERK and PLC-γ1 pathway thus this integrin has not only a function of adherence, but also a function of costimulatory signal TCR of TIL. We sought to better understand the signaling of integrin CD103, by identifying the cytoplasmic domains of the subunit αE involved in its activation. We have constructed a fusion protein CD103-GFP and several mutants of intracytoplasmic domain of the subunit αE which were then transfected into the Jurkat Tag cell line CD103-/ β7+. Our results showed that the intracytoplasmic domain of CD103 is not necessary for ligand recognition, E-cadherin. By cons, we have shown that this area is involved in the phenomenon of clustering of integrin and its polarization to the contact area with balls covered with E-cadherin-Fc. We have identified a range of 8 amino acids (ESIRKAQL) containing a potentially phosphorylatable serine in position 1163, which is essential for integrin signaling. In addition, our work has shown that this area ESIRKAQL is necessary for the phosphorylation of ERK1/2 and PLC-g1. Thus, a better understanding of the molecular mechanisms that regulate the functions of CD103 may contribute to the development and improvement of the antitumor response exerted by CTL .

Les travaux antérieurs du laboratoire ont démontré le rôle du CD47 dans la fonction des cellules dendritiques ainsi que dans l’induction des lymphocytes T régulateurs (Tregs) chez l’humain in vitro. Notre premier objectif était de déterminer le rôle de CD47 sur la fonction des DCs in vivo. Nos travaux démontrent que le CD47 contrôle sélectivement la migration des DCs au travers des vaisseaux lymphatiques et des barrières cellulaires endothéliales in vivo sans interférer avec celle des lymphocytes T et B. Des expériences de migration compétitive et d’ immunisation active avec des DCs myéloïdes démontrent que la migration des DCs est dépendante de l’expression du CD47 sur les DCs et non sur les cellules endothéliales. Ce défaut de migration est corrélé avec l’absence de DCs spléniques dans la zone marginale chez nos souris CD47-/-. Notre second objectif était de déterminer le rôle de CD47 dans l’homéostasie et la fonction des Tregs. Nous démontrons que l’expression du CD47 contrôle sélectivement l’homéostasie d’une sous-population de Tregs CD103+ à l’état de base. La proportion de cellules activées/mémoires (CD44hi CD62Llo ) Foxp3+ CD103+ augmente rapidement au cours du vieillissement chez nos souris CD47-/- comparée aux souris CD47+/+ du même âge, tandis que le pourcentage de cellules (CD44loCD62Lhi) Foxp3+ CD103- reste comparable entre les deux souches de souris. En conclusion, le CD47 inhibe la prolifération excessive des Tregs CD103+ empêchant ainsi l’accumulation de ces cellules en absence d’inflammation. Les DCs et les Tregs sont étroitement régulées de manière reciproque. Cette régulation croisée contribue au maintien d’un équilibre entre l’immunité protectrice et la tolérance. La perspective de nos travaux est d’approfondir nos connaissances sur le rôle du CD47 et de ses ligands dans la régulation des DCs par les Tregs et vice et versa. Les DCs et les Tregs étant impliqués dans la pathogenèse de multiples maladies telles que le cancer, les maladies infectieuses et les maladies auto-immunes. Par conséquent, nos études pourraient ouvrir des portes à de nouvelles stratégies thérapeutiques. / Previous work in the laboratory have demonstrated the role of CD47 in the function of dendritic cells and in the induction of regulatory T cells in humans. Here, we show that the ubiquitous self-marker CD47 selectively regulates DC, but not T and B cell trafficking across lymphatic vessels and endothelial barriers in vivo. Competitive DC migration assays and active immunization with myeloid DCs demonstrate that CD47 expression is required on DCs but not on the endothelium and not vice and versa for efficient DC trafficking and T-cell responses. This migratory defect correlates with the quasi-disappearance of splenic marginal zone DCs in non manipulated CD47-deficient mice. Our data reveal that CD47 on DCs is a critical factor in controlling migration and efficient initiation of the immune response. Mutual or reciprocal regulation exists between DCs and Tregs. For instance, DCs efficiently induce Tregs in vivo. We here examine how CD47 deficiency that selectively decrease myeloid DCs impact on Treg homeostasis. We here show that CD47 expression, selectively regulated CD103+Foxp3+ Treg homeostasis. The proportion of effector/memory-like (CD44highCD62Llow) CD103+ Foxp3+ Tregs rapidly augmented with age in CD47-deficient mice (CD47-/-) as compared with age-matched control littermates. Yet, the percentage of quiescent (CD44lowCD62Lhigh) CD103-Foxp3+ Tregs remained stable. Thus, sustained CD47 expression throughout life is critical to avoid an excessive expansion of CD103+ Tregs that may overwhelmingly inhibit Ag specific T cell responses. DCs and Tregs are closely regulated to maintain the balance between protective immunity and tolerance. When that balance is broken, several diseases such as cancer, infectious diseases and autoimmune diseases may develop. Our ultimate goal is to understand how CD47 regulates DCs and Tregs function. Manipulation of the two cells types may open to the door to unexplored therapeutic avenues.

Les travaux antérieurs du laboratoire ont démontré le rôle du CD47 dans la fonction des cellules dendritiques ainsi que dans l’induction des lymphocytes T régulateurs (Tregs) chez l’humain in vitro. Notre premier objectif était de déterminer le rôle de CD47 sur la fonction des DCs in vivo. Nos travaux démontrent que le CD47 contrôle sélectivement la migration des DCs au travers des vaisseaux lymphatiques et des barrières cellulaires endothéliales in vivo sans interférer avec celle des lymphocytes T et B. Des expériences de migration compétitive et d’ immunisation active avec des DCs myéloïdes démontrent que la migration des DCs est dépendante de l’expression du CD47 sur les DCs et non sur les cellules endothéliales. Ce défaut de migration est corrélé avec l’absence de DCs spléniques dans la zone marginale chez nos souris CD47-/-. Notre second objectif était de déterminer le rôle de CD47 dans l’homéostasie et la fonction des Tregs. Nous démontrons que l’expression du CD47 contrôle sélectivement l’homéostasie d’une sous-population de Tregs CD103+ à l’état de base. La proportion de cellules activées/mémoires (CD44hi CD62Llo ) Foxp3+ CD103+ augmente rapidement au cours du vieillissement chez nos souris CD47-/- comparée aux souris CD47+/+ du même âge, tandis que le pourcentage de cellules (CD44loCD62Lhi) Foxp3+ CD103- reste comparable entre les deux souches de souris. En conclusion, le CD47 inhibe la prolifération excessive des Tregs CD103+ empêchant ainsi l’accumulation de ces cellules en absence d’inflammation. Les DCs et les Tregs sont étroitement régulées de manière reciproque. Cette régulation croisée contribue au maintien d’un équilibre entre l’immunité protectrice et la tolérance. La perspective de nos travaux est d’approfondir nos connaissances sur le rôle du CD47 et de ses ligands dans la régulation des DCs par les Tregs et vice et versa. Les DCs et les Tregs étant impliqués dans la pathogenèse de multiples maladies telles que le cancer, les maladies infectieuses et les maladies auto-immunes. Par conséquent, nos études pourraient ouvrir des portes à de nouvelles stratégies thérapeutiques. / Previous work in the laboratory have demonstrated the role of CD47 in the function of dendritic cells and in the induction of regulatory T cells in humans. Here, we show that the ubiquitous self-marker CD47 selectively regulates DC, but not T and B cell trafficking across lymphatic vessels and endothelial barriers in vivo. Competitive DC migration assays and active immunization with myeloid DCs demonstrate that CD47 expression is required on DCs but not on the endothelium and not vice and versa for efficient DC trafficking and T-cell responses. This migratory defect correlates with the quasi-disappearance of splenic marginal zone DCs in non manipulated CD47-deficient mice. Our data reveal that CD47 on DCs is a critical factor in controlling migration and efficient initiation of the immune response. Mutual or reciprocal regulation exists between DCs and Tregs. For instance, DCs efficiently induce Tregs in vivo. We here examine how CD47 deficiency that selectively decrease myeloid DCs impact on Treg homeostasis. We here show that CD47 expression, selectively regulated CD103+Foxp3+ Treg homeostasis. The proportion of effector/memory-like (CD44highCD62Llow) CD103+ Foxp3+ Tregs rapidly augmented with age in CD47-deficient mice (CD47-/-) as compared with age-matched control littermates. Yet, the percentage of quiescent (CD44lowCD62Lhigh) CD103-Foxp3+ Tregs remained stable. Thus, sustained CD47 expression throughout life is critical to avoid an excessive expansion of CD103+ Tregs that may overwhelmingly inhibit Ag specific T cell responses. DCs and Tregs are closely regulated to maintain the balance between protective immunity and tolerance. When that balance is broken, several diseases such as cancer, infectious diseases and autoimmune diseases may develop. Our ultimate goal is to understand how CD47 regulates DCs and Tregs function. Manipulation of the two cells types may open to the door to unexplored therapeutic avenues.

Po pirmosios širdies transplantacijos 1967 metais, ši operacija iš eksperimentinio gydymo tapo šiuolaikiniu, pažangiu sunkių širdies ligų gydymo būdu. Širdis šiuo metu yra trečias pagal dažnumą transplantuojamas organas JAV. UNOS (angl. Unaited Network for Organs Sharing) duomenimis JAV kasmet atliekama 2700 širdies transplantacijos operacijų. Tyrimai rodo, kad pirmuosius metus po operacijos išgyvena apie 85% pacientų, pirmus trejus metus – 75% pacientų. ISHLT (angl. International Society for Heart and Lung Transplantation) registravimo duomenys rodo, kad šiuo metu pasaulyje gyvena apie 50 000 žmonių, turinčių širdies transplantatą [20]. Nepakankamas donorų skaičius skatina mokslininkus ieškoti alternatyvių širdies ligomis sergančių pacientų gydymo būdų. Šiuo metu daug dėmesio skiriama kamieninių ląstelių tyrimams ir galimam jų pritaikymui įvairiom ligom gydyti. Su eksperimentiniais pelių modeliais parodyta, kad kamieninės ląstelės, implantuotos į širdies raumenį, geba diferencijuotis į kardiomiocitus ir kraujagyslių endotelio ląsteles ir atkurti pažeistą raumenį. Taučiau publikuota ir nemažai nesėkmių, susijusių su kamieninių ląstelių terapija, pvz.: neprigyjimas implantuotoje vietoje, nepilna diferencijacija [59]. Žmogaus mezenchiminių kamieninių ląstelių auginimas užtrunka, o gydymo dažnai prireikia tuoj pat [50]. Šios ir daug kitų problemų reikalauja daugybės tyrimų ir eksperimentų, todėl transplantacija kol kas išlieka pagrindiniu gydymo būdu, prailginančiu pacientų... [toliau žr. visą tekstą] / The ame of this work was to evaluate the changes of the expresion of T lymphocyte CD16/56, CD103, CD134 surface markers in the blood of the patients who underwent heart transplantation. For this purpose we collected heparinized blood samples of 21 patients with cardiac transplant and 29 healthy volunteers. 9 patients out of 21 underwent acute cardiac transplant rejection. Blood samples of these patients were tested using flow cytometry 10 days before heart rejection and on the day when rejection was uphold. Our results showed that the expresion of T lymphocyte CD16/56 surface molecule is higher on the rejection day then in controle group. Exspresion of CD103 marker is higher 10 days before rjection than on the rejection day and is lower then in healthy volunteers. Expresion of CD134 marker is higher before transplant rejection and higher then in healthy controles. Monitoring of CD3+CD103+ and CD+CD134+ cells in the blood after heart transplantation could be helpful in prediction of heart transplant rejection.

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Le cancer est la seconde cause de mortalité dans le monde et les cancers de localisation muqueuse (poumon, estomac, colorectal, du col de l’utérus, …) représentent la première cause de mortalité due au cancer dans le monde. La majorité des vaccins contre les cancers muqueux n’ont à ce jour, pas montré de résultats cliniques significatifs. Au cours de ce travail, nous avons développé une immunothérapie efficace basée sur la sous-unité B non toxique de la toxine de Shiga et montré pour la première fois dans le domaine de la cancérologie que la localisation de l’immunisation était cruciale pour induire des réponses immunitaires anti-tumorales. En effet, dans un modèle préclinique, une immunisation systémique intramusculaire n’a pas permis d’induire de protection thérapeutique efficace contre le développement de tumeurs muqueuses de la langue, alors que la voie d’immunisation intranasale a induit une réponse clinique complète. Nous avons identifié les lymphocytes T CD8+ comme les cellules nécessaires à cette protection et plus précisément la population de lymphocytes T résidents mémoires (Trm). Ces Trm présentent le phénotype classique CD103+ mais expriment également l’intégrine CD49a qui joue un rôle dans la migration/rétention au sein des tumeurs mais également dans la survie à long terme des Trm. Par ailleurs nous avons montré que les cellules dendritiques muqueuses pulmonaires permettaient d’induire ce phénotype CD49a sur les lymphocytes T CD8+ alors que les cellules dendritiques de la rate non. Notre travail montre que l’aspect quantitatif de ces Trm joue un rôle dans la protection anti-tumorale, en effet nous avons pu pour la première fois moduler in vivo le nombre de Trm en traitant les souris par un anticorps anti-TGF-β. La diminution du nombre des Trm est corrélée à la diminution de la protection anti-tumorale. Les patients atteints de cancers des voies aérodigestives supérieures sont majoritairement traités par radiothérapie. Dans l’optique d’essais cliniques à court terme, nous avons montré que la radiothérapie localisée associée à notre immunothérapie permet une protection plus efficace que le traitement seul de l’un ou de l’autre notamment en provoquant un remodelage du microenvironnement tumoral associé à une normalisation vasculaire. Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans le développement d’immunothérapies thérapeutiques efficaces contre les cancers muqueux et pourront mener rapidement à des essais cliniques. / Cancer is the second mortality cause worldwide while mucosal cancers (lung, stomac, …) is the first mortality cause from. The majority of cancer vaccines against mucosal tumors have not given rise yet to significant clinical results. In this work we developed a strong immunotherapy based on the nontoxic subunit B from shiga toxin and showed for the first time that the localization of the immunization is crucial to induce potent and effective anti-tumoral responses. In a preclinical model a systemic immunization failed to induce a therapeutical protection against mucosal tumor challenge while intranasal immunization completely succeed. We identified a CD8 T lymphocyte population as a required cells in this protection and more precisely the T resident memory (Trm) cells. This Trm showed the classical CD103 phenotype as well as the CD49a which can play a specific role in the retention or the migration of this cells in the tumor tissue and might play a role in the survival. We also demonstrate that dendritic cells from the mucosal parenchyma was required to induce the CD49a expression on CD8 T cells while dendritic cells from the spleen was not. Our work shows that the Trm number as an impact in the anti-tumoral protection. We were able to reduce the Trm number in vivo using an anti-TGF-β antibody. This number diminution was correlated with a less efficient anti-tumoral protection. Patients with head and neck cancers are treated with radiotherapy. In this situation we showed that the combination of radiotherapy and our immunotherapy was associated with a better protection than radiotherapy alone or immunotherapy alone thanks to a vascular normalization. These results might rapidly lead to clinical trials and might open new ways to work with immunotherapies.

Le cancer est la seconde cause de mortalité dans le monde et les cancers de localisation muqueuse (poumon, estomac, colorectal, du col de l’utérus, …) représentent la première cause de mortalité due au cancer dans le monde. La majorité des vaccins contre les cancers muqueux n’ont à ce jour, pas montré de résultats cliniques significatifs. Au cours de ce travail, nous avons développé une immunothérapie efficace basée sur la sous-unité B non toxique de la toxine de Shiga et montré pour la première fois dans le domaine de la cancérologie que la localisation de l’immunisation était cruciale pour induire des réponses immunitaires anti-tumorales. En effet, dans un modèle préclinique, une immunisation systémique intramusculaire n’a pas permis d’induire de protection thérapeutique efficace contre le développement de tumeurs muqueuses de la langue, alors que la voie d’immunisation intranasale a induit une réponse clinique complète. Nous avons identifié les lymphocytes T CD8+ comme les cellules nécessaires à cette protection et plus précisément la population de lymphocytes T résidents mémoires (Trm). Ces Trm présentent le phénotype classique CD103+ mais expriment également l’intégrine CD49a qui joue un rôle dans la migration/rétention au sein des tumeurs mais également dans la survie à long terme des Trm. Par ailleurs nous avons montré que les cellules dendritiques muqueuses pulmonaires permettaient d’induire ce phénotype CD49a sur les lymphocytes T CD8+ alors que les cellules dendritiques de la rate non. Notre travail montre que l’aspect quantitatif de ces Trm joue un rôle dans la protection anti-tumorale, en effet nous avons pu pour la première fois moduler in vivo le nombre de Trm en traitant les souris par un anticorps anti-TGF-β. La diminution du nombre des Trm est corrélée à la diminution de la protection anti-tumorale. Les patients atteints de cancers des voies aérodigestives supérieures sont majoritairement traités par radiothérapie. Dans l’optique d’essais cliniques à court terme, nous avons montré que la radiothérapie localisée associée à notre immunothérapie permet une protection plus efficace que le traitement seul de l’un ou de l’autre notamment en provoquant un remodelage du microenvironnement tumoral associé à une normalisation vasculaire. Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans le développement d’immunothérapies thérapeutiques efficaces contre les cancers muqueux et pourront mener rapidement à des essais cliniques. / Cancer is the second mortality cause worldwide while mucosal cancers (lung, stomac, …) is the first mortality cause from. The majority of cancer vaccines against mucosal tumors have not given rise yet to significant clinical results. In this work we developed a strong immunotherapy based on the nontoxic subunit B from shiga toxin and showed for the first time that the localization of the immunization is crucial to induce potent and effective anti-tumoral responses. In a preclinical model a systemic immunization failed to induce a therapeutical protection against mucosal tumor challenge while intranasal immunization completely succeed. We identified a CD8 T lymphocyte population as a required cells in this protection and more precisely the T resident memory (Trm) cells. This Trm showed the classical CD103 phenotype as well as the CD49a which can play a specific role in the retention or the migration of this cells in the tumor tissue and might play a role in the survival. We also demonstrate that dendritic cells from the mucosal parenchyma was required to induce the CD49a expression on CD8 T cells while dendritic cells from the spleen was not. Our work shows that the Trm number as an impact in the anti-tumoral protection. We were able to reduce the Trm number in vivo using an anti-TGF-β antibody. This number diminution was correlated with a less efficient anti-tumoral protection. Patients with head and neck cancers are treated with radiotherapy. In this situation we showed that the combination of radiotherapy and our immunotherapy was associated with a better protection than radiotherapy alone or immunotherapy alone thanks to a vascular normalization. These results might rapidly lead to clinical trials and might open new ways to work with immunotherapies.

Le cancer est la seconde cause de mortalité dans le monde et les cancers de localisation muqueuse (poumon, estomac, colorectal, du col de l’utérus, …) représentent la première cause de mortalité due au cancer dans le monde. La majorité des vaccins contre les cancers muqueux n’ont à ce jour, pas montré de résultats cliniques significatifs. Au cours de ce travail, nous avons développé une immunothérapie efficace basée sur la sous-unité B non toxique de la toxine de Shiga et montré pour la première fois dans le domaine de la cancérologie que la localisation de l’immunisation était cruciale pour induire des réponses immunitaires anti-tumorales. En effet, dans un modèle préclinique, une immunisation systémique intramusculaire n’a pas permis d’induire de protection thérapeutique efficace contre le développement de tumeurs muqueuses de la langue, alors que la voie d’immunisation intranasale a induit une réponse clinique complète. Nous avons identifié les lymphocytes T CD8+ comme les cellules nécessaires à cette protection et plus précisément la population de lymphocytes T résidents mémoires (Trm). Ces Trm présentent le phénotype classique CD103+ mais expriment également l’intégrine CD49a qui joue un rôle dans la migration/rétention au sein des tumeurs mais également dans la survie à long terme des Trm. Par ailleurs nous avons montré que les cellules dendritiques muqueuses pulmonaires permettaient d’induire ce phénotype CD49a sur les lymphocytes T CD8+ alors que les cellules dendritiques de la rate non. Notre travail montre que l’aspect quantitatif de ces Trm joue un rôle dans la protection anti-tumorale, en effet nous avons pu pour la première fois moduler in vivo le nombre de Trm en traitant les souris par un anticorps anti-TGF-β. La diminution du nombre des Trm est corrélée à la diminution de la protection anti-tumorale. Les patients atteints de cancers des voies aérodigestives supérieures sont majoritairement traités par radiothérapie. Dans l’optique d’essais cliniques à court terme, nous avons montré que la radiothérapie localisée associée à notre immunothérapie permet une protection plus efficace que le traitement seul de l’un ou de l’autre notamment en provoquant un remodelage du microenvironnement tumoral associé à une normalisation vasculaire. Nos résultats ouvrent de nouvelles perspectives dans le développement d’immunothérapies thérapeutiques efficaces contre les cancers muqueux et pourront mener rapidement à des essais cliniques. / Cancer is the second mortality cause worldwide while mucosal cancers (lung, stomac, …) is the first mortality cause from. The majority of cancer vaccines against mucosal tumors have not given rise yet to significant clinical results. In this work we developed a strong immunotherapy based on the nontoxic subunit B from shiga toxin and showed for the first time that the localization of the immunization is crucial to induce potent and effective anti-tumoral responses. In a preclinical model a systemic immunization failed to induce a therapeutical protection against mucosal tumor challenge while intranasal immunization completely succeed. We identified a CD8 T lymphocyte population as a required cells in this protection and more precisely the T resident memory (Trm) cells. This Trm showed the classical CD103 phenotype as well as the CD49a which can play a specific role in the retention or the migration of this cells in the tumor tissue and might play a role in the survival. We also demonstrate that dendritic cells from the mucosal parenchyma was required to induce the CD49a expression on CD8 T cells while dendritic cells from the spleen was not. Our work shows that the Trm number as an impact in the anti-tumoral protection. We were able to reduce the Trm number in vivo using an anti-TGF-β antibody. This number diminution was correlated with a less efficient anti-tumoral protection. Patients with head and neck cancers are treated with radiotherapy. In this situation we showed that the combination of radiotherapy and our immunotherapy was associated with a better protection than radiotherapy alone or immunotherapy alone thanks to a vascular normalization. These results might rapidly lead to clinical trials and might open new ways to work with immunotherapies.