Tumor diseases are severe problem worldwide with increasing number of patients suffering from various types of malignancies. Many of approved therapeutics cause serious side toxicities. Therefore, there are intensive efforts to improve cancer treatment protocols. The aim of this study was to deplete regulatory T (Treg) cells without affecting other immunocompetent cells playing a positive role in tumor eradication. Treg cells were reported to hamper anti-tumor immunity and promote tumor growth and survival. Thus, their selective elimination could lead to induction of anti-tumor responses and tumor rejection if combined with chemotherapy with selected N-(2- hydroxypropyl)methacrylamide (HPMA) copolymer-bound drug conjugates. Original approach was to deplete of Treg cells without the use of anti-CD25 mAb that has been widely exploited for Treg cell elimination; however, its long-term persistence in circulation together with inhibitory effect on activated effector cells (CD25+ ) are its main disadvantages. Thus, Treg cells were sensitized to cell cycle-specific cytostatic drugs via application of IL-2/anti-IL-2 JES6.1 mAb immunocomplexes that induce vigorous selective proliferation of this cell population. Subsequent application of cell cycle-specific cytostatics showed steep decrease of Treg cell...

Chez les vertébrés adultes, le nombre de cellules T périphériques est soumis à un contrôle strict. Bien qu'un grand nombre de cellules T soient produites chaque jour, le nombre de cellules T à la périphérie reste constant. Chaque nouveau lymphocyte T produit ne pourra donc s'établir à la périphérie qu'après la mort d'un lymphocyte déjà établi. Dans cette optique, la sélection du répertoire des cellules T périphériques n'est pas uniquement dépendant des interactions entre une cellule et son antigène, mais elle est également dépendante d'interactions entre différentes sous-populations cellulaires (Freitas and Rocha, 2000). Dans le but de comprendre comment l'homéostasie des cellules T périphériques est atteinte, et afin de comprendre pourquoi l'homéostasie parvient à un certain niveau d'équilibre, il est important de déterminer chaque facteur intervenant dans ce processus et la contribution de chacun d'entre eux.<br /> Les cellules T sont générées dans le thymus. La production thymique de cellules T est responsable, chaque jour, de l'export de nouvelles cellules T. Cependant la taille du thymus n'est pas constante, puisque le thymus involue avec l'âge, ce qui peut avoir des conséquences sur l'homéostasie des cellules T périphériques. Il faut donc tenir compte du compartiment T central, le thymus, lorsque l'on étudie l'homéostasie des compartiments périphériques. <br /> Le compartiment T périphérique est composé d'un certain nombre de sous-compartiments, puisque chaque cellule T n'est pas identique, et de nombreuses cellules vont se différencier à la périphérie en des sous-populations spécifiques, possédant des fonctions et des propriétés différentes. Par exemple, les sous-populations CD4+ et CD8+ devront être considérées séparément puisqu'elles sont impliquées dans différents types de réponses immunitaires et ont des mécanismes d'action différents. De la même façon, les compartiments naïfs, effecteurs et mémoires contribuent différemment à l'immuno-compétence de chaque individu. Les mécanismes impliqués dans le contrôle du nombre de chacune de ces sous-populations sont également importants pour la compréhension de l'homéostasie cellulaire T totale.<br /> L'objectif de cette thèse a été de comprendre les mécanismes responsables de l'homéostasie périphérique T en général, et de l'homéostasie des cellules T CD4+ périphériques en particulier. Ce travail a été divisé en trois parties.<br /> Dans la première partie de cette thèse, nous avons évalué le rôle du thymus dans la maintenance du nombre de cellules T. Nous avons développé un nouveau système expérimental nous permettant d'obtenir une estimation quantitative de la fraction des cellules précurseures pré-T compétentes, nécessaire pour assurer la fonction thymique mais aussi d'évaluer la contribution thymique à l'établissement du compartiment T périphérique. Nous avons montré qu'il n'existe pas de mécanismes homéostatiques compensatoires au cours du développement thymique. Ce résultat nous a ensuite conduit à évaluer l'effet d'un export thymique réduit sur l'établissement du compartiment T périphérique. Nous avons montré que la taille du compartiment T périphérique est indépendante du thymus, suggérant que des mécanismes compensatoires se mettent en place à la périphérie. Lorsque nous avons étudié les compartiments naïfs et activées/mémoires séparément, nous avons observé que les mécanismes compensatoires sont plus efficaces pour les sous-populations activées/mémoires.<br /> Dans la seconde partie de cette thèse, nous avons étudié le rôle des interactions entre les cellules T périphériques dans l'établissement de l'homéostasie T périphérique. Nous avons analysé l'interaction entre les cellules T CD4+CD25+CD45RBlow (également appelées cellules T CD4+ régulatrices) et les cellules CD4+CD25-CD45RBhigh, dans des expériences de transfert chez la souris. Nous avons observé que le ratio entre les cellules CD4+CD25+CD45RBlow et les cellules CD4+CD25-CD45RBhigh transférées était déterminant pour le nombre de cellules recouvrées suggérant donc que l'interaction entre ces deux populations pourrait être déterminante pour l'homéostasie périphérique T. Nous avons testé cette hypothèse en transférant des cellules T CD4+CD25+ dans un modèle murin (les chimères de moelle osseuse CD25-/-) où l'homéostasie périphérique est perturbée et où cette sous-population CD25+ est absente. Nous avons observé que la présence de ces cellules T CD4+CD25+ dans ces chimères de moelle osseuse a pour conséquence la normalisation du compartiment T périphérique. Nous avons montré donc que l'homéostasie des cellules T périphériques est atteinte aussi grâce à la structure des sous-populations qui la constitue.<br />Dans la troisiéme partie de cette thèse, nous avons étudié l'importance des ressources pour la maintenance de la structure des sous-populations T périphériques. Il a été montré que le nombre de cellules T CD4+CD25+ est réduit chez les souris invalidées pour le gène de l'IL-2. Il a aussi été montré que ces souris développent des maladies auto-immunes avec des caractéristiques communes à celles développées par les souris CD25-/-. Nous avons fait l'hypothèse que le manque d'IL-2 serait responsable de la diminution de la survie des cellules T régulatrices CD4+CD25+ dans le compartiment T périphérique, et que donc les manifestations auto-immunes seraient la conséquence de la perturbation de la structure des sous-populations périphériques, puisque ces animaux ne contiennent pas cette sous-population spécifique. Nous avons testé cette hypothèse en triant les quelques cellules T CD4+CD25+ présentes chez les animaux IL2-/- et en testant leur fonction de cellules suppressives in vivo. Ces cellules ont montré leur capacité à exercer une fonction suppressive, suggérant que les souris IL-2-/- sont capable de produire des cellules régulatrices T CD4+CD25+. Nous avons confirmé ces résultats en établissant des chimères de moelle osseuse, avec des cellules provenant de la moelle osseuse d'animaux IL-2-/- et d'animaux CD25-/-. Ces animaux chimériques ne développent pas de maladies auto-immunes et le compartiment T périphérique est constitué d'une proportion normale des différentes sous-populations CD4+, notamment les CD4+CD25+. Les précurseurs issus de la moelle osseuse des animaux IL-2-/- ont donc été capables de générer une population viable de cellules T régulatrices, capable d'utiliser pour leur survie l'IL-2 produite de façon paracrine. Ces résultats illustrent bien le rôle des cytokines comme ressources majeures, notamment pour l'établissement de la structure des populations périphériques.<br /> L'ensemble des résultats obtenus au cours de cette thèse nous a conduit à formuler que l'homéostasie des cellules T périphériques est le résultat, non seulement de l'impact thymique, mais aussi de mécanismes périphériques. Les populations sous représentées, comme la population de cellules T régulatrices CD4+CD25+, pourraient exercer un rôle important dans la maintenance de l'homéostasie des cellules T à la périphérie.

Diss. (sammanfattning) Umeå : Umeå universitet, 2010.

The MHC class I status of tumour cells during immunotherapy is often underestimated. It represents one of important tumour escape mechanisms and thus can contribute to the failure of most of the cancer clinical trials that are usually based on the induction of cytotoxic T cell responses. Epigenetic changes in the promoters of genes involved in the MHC class I Ag presentation can result in decreased expression of the cell surface MHC molecules on tumour cells. Thus, epigenetic modifiers can restore an expression of the MHC class I molecules and make tumours visible to the CD8+ effector cells. Besides the epigenetic changes on the tumour cells, epigenetic modulators affect cells of the immune system such as dendritic cells (DC). Tumour cells can escape from the immune response not only by changes in the cancer cells, but also by influencing, expanding and/or activating immunoregulatory cell populations, such as regulatory T cells (Treg). This thesis focuses on the potential of the DC-based vaccines against HPV-16-associated tumours with a different MHC class I expression, on the combination of cancer immunotherapy with the treatment using epigenetic modifiers, with special attention paid to their effects on DC, and, finally, on the impacts of the anti-CD25 antibody (used for Treg elimination) on Treg and NKT...