L'efficacité de la réponse antitumorale repose sur l'activité des cellules T cytotoxiques, qui peut être stimulée par des vaccins contenant des antigènes spécifiques aux tumeurs. Malgré le fait d'être les principales cellules présentatrices d'antigènes (CPA) responsables de l'activation des cellules TCD8, les cellules dendritiques (CD) ont rencontré des défis dans le développement de vaccins contre le cancer, notamment en ce qui concerne leur fabrication et efficacité. Pour combler ces problèmes, cette étude propose d’utiliser des cellules stromales mésenchymateuses (CSM) comme plateforme de vaccination alternative, en exploitant les avantages des CSMs en matière de fabrication, de sécurité et de plasticité. La plasticité remarquable des CSMs leur permet d'acquérir une capacité de présentation croisée sous des stimuli spécifiques. Étant donné que la présentation croisée est essentielle pour induire l'activation des cellules T contre les antigènes tumoraux, cette étude vise à convertir les CSMs en cellules présentatrice d‘antigènes en améliorant l'exportation des antigènes des endosomes vers le cytosol - une étape critique du processus. Dans cette démarche, nous avons examiné une librairie de molécules dérivés de l’Accum, une molécule initialement conçue pour favoriser la destruction de la membrane endosomale. Après avoir évalué leur potentiel à induire la présentation croisée, nous avons sélectionné la molécule A1 pour des investigations subséquentes. Les études mécanistiques ont démontré qu'A1 déclenchait des processus cellulaires essentiels favorisant une présentation croisée efficace, notamment une augmentation de la capture, dégradation et évasion des antigènes des endosomes ainsi que la production de d’espèces oxygénés réactifs. L'efficacité thérapeutique des CSMs reprogrammées par A1 (ARM) en tant que vaccin anticancéreux a été évaluée chez des souris ayant des tumeurs, en monothérapie et en combinaison avec l’anti-PD-1. La thérapie combinée ARM a induit une régression tumorale et a augmenté les taux de survie dans les modèles de tumeurs solides. En conclusion, cette étude présente une stratégie innovante pour transformer les CSM en cellules à présentation croisée en déclenchant l'échappement endosomal de l'antigène. Les cellules ARMs en association avec des inhibiteurs des points de contrôle immunitaire présentent un potentiel en tant que plateforme de vaccination contre les tumeurs solides. De plus, ces résultats soulignent l'importance de l'évasion des endosomes dans la présentation croisée d‘antigènes et ouvrent la voie à de nouvelles plateformes de vaccins contre le cancer. / The effectiveness of antitumoral response relies on cytotoxic T-cell activity, which can be stimulated through vaccines carrying tumor-specific antigens. Despite being the primary antigen-presenting cells (APCs) responsible for CD8 T-cell activation, dendritic cells (DCs) have encountered challenges in cancer vaccine development, particularly in manufacturing and efficiency. To address this gap, this study proposes mesenchymal stromal cells (MSCs) as an alternative vaccine platform, leveraging the advantages in manufacturing, safety profile, and plasticity of MSCs. The remarkable plasticity of MSCs enables them to acquire cross-presentation capacity under specific stimuli. Given that cross-presentation is pivotal for inducing T-cell activation against tumor antigens, this study aims to convert MSCs into antigen cross-presenting cells by enhancing the export of antigens from endosomes to the cytosol—a critical step in the process. In this pursuit, we screened a library of Accum and variant molecules designed to promote endosomal disruption. After evaluating their potential to induce cross-presentation, we selected the molecule A1 for further investigation. Mechanistic studies demonstrated that A1 triggers essential cellular processes supporting efficient cross-presentation, including enhanced antigen uptake, processing, endosomal escape, and reactive oxygen species production. The therapeutic efficacy of A1-reprogrammed MSCs (ARMs) as an anticancer vaccine was evaluated in tumor-bearing mice, as monotherapy and combined with anti-PD-1. In solid tumor models, ARMs combination therapy induced tumor regression and increased survival rates. In conclusion, this study presents an innovative strategy to transform MSCs into cross-presenting cells by triggering antigen endosomal escape. ARM cells in combination with immune checkpoint inhibitors hold potential as a vaccination platform against solid tumors. These findings underscore the importance of endosomal escape on antigen cross-presentation and pave the way for new cancer vaccine platforms.

La détection de lymphocytes T (LT) CD8+ infiltrant les tumeurs (TIL), est généralement associée à un bon pronostic chez des patients atteints du cancer. A l’inverse, l'infiltration des tumeurs par des LT CD4+ régulateurs (Treg), est quant à elle, souvent corrélée à un mauvais pronostic. Plusieurs vaccins « thérapeutiques » capables d’induire des réponses T CD8+ spécifiques d’antigènes tumoraux ont été développés. Cependant, à ce jour, les résultats cliniques obtenus par ces vaccins restent décevants. Dans un premier travail, nous avons développé puis testé un vaccin thérapeutique composé de trois longs peptides synthétiques (LSP) dérivés de la protéine survivine (SVX). La survivine est une protéine surexprimée dans la majorité des cancers humains, mais absente dans les tissus adultes sains, ce qui fait d’elle une cible thérapeutique privilégiée pour les vaccins anti-tumoraux. Nous avons démontré l'efficacité thérapeutique élevée du vaccin SVX contre diverses tumeurs murines. Ceci a été associé à l'induction de réponses T spécifiques de la survivine, un prolongement de la survie et la génération de réponses mémoires antitumorales. De plus, SVX a induit à la fois des LT CD8+ cytotoxiques spécifiques et LT CD4+ auxiliaires de type 1 multifonctionnelles, dans la rate et au sein des tumeurs. Il a aussi induit une diminution des Treg, favorisant ainsi une réponse immunitaire très efficace. Enfin, une étude préliminaire menée chez des patients atteints de différents types de cancers, nous a révélé la présence de taux élevés de précurseurs spontanés de LT spécifiques du vaccin SVX. Ces résultats suggèrent que SVX pourrait potentiellement stimuler l'activation de ces précurseurs spécifiques. Ces résultats constituent une preuve de concept pour amener ce vaccin comme un produit de première génération en essai clinique chez l’homme. Dans le but d’étudier plus en détails la cinétique des réponses immunitaires T spécifiques, associées aux vaccins LSP, nous avons étudié dans un second travail, l’efficacité d’un vaccin LSP dérivé de la protéine Ovalbumine (OVA). Nous avons montré dans plusieurs modèles de tumeurs murines, que la combinaison du vaccin LSP-OVA à un adjuvant approprié, induisait une forte régression de la croissance tumorale, l’expansion des cellules spécifiques T CD4+ et T CD8+ dans les organes lymphoïdes, ainsi que leur migration vers les tumeurs. De plus, le vaccin a induit des cellules T spécifiques fonctionnelles, comme le témoignent les niveaux élevés de cytokines cytotoxiques mesurées. De manière intéressante, le vaccin n’a pas induit de Treg spécifiques d’OVA ou de Treg polyclonaux et ce, malgré la présence de la tumeur. Enfin, lorsque LSP-OVA ne parvenait pas à induire une régression complète de la tumeur, celle-ci était infiltrée par des TIL CD4+ conventionnels et CD8+ exprimant fortement les récepteurs inhibiteurs (PD-1, TIM-3 et TIGIT). Nos résultats suggèrent que pour optimiser ce vaccin LSP, une association à des anticorps bloquant un ou plusieurs de ces récepteurs inhibiteurs, devrait être envisagée. / The presence of tumor-infiltrating CD8+ T lymphocytes (TIL) is generally associated with a good prognosis in cancer patients. Conversely, the infiltration of tumors by CD4+ regulators T cells (Treg), is often associated with poor prognosis. Several "therapeutic" vaccines able to induce tumor-specific CD8+ T cell responses have been developed. However, to date, the clinical results of these vaccines remain insufficient. In a first work, we developed and analyzed the immunogenicity and therapeutic efficacy of a new survivin vaccine (SVX) composed of three long synthetic peptides (LSP) containing several CD4 and CD8 T-cell epitopes. Survivin is over-expressed by most human cancers, but absent in healthy adult tissues, making it an interesting therapeutic target for cancer vaccines. We demonstrated the high therapeutic efficacy of SVX vaccine against various established murine tumor models, associated with its capacity to generate both specific cytotoxic CD8+ and multifunctional Th1 CD4+ T-cell responses but also effective memory T-cell responses for long-term protection against relapses. Treatment with SVX vaccine was also found to strongly increase the tumor infiltration of both CD4+ and CD8+ T cells over Treg cells therefore tipping the balance toward a highly efficient immune response. Finally, a preliminary study in patients with different types of cancer revealed the presence of high levels of SVX-specific spontaneous T-cell precursors. This suggests that SVX can potentially stimulate the activation of these specific precursors. Altogether, our results strongly suggest that SVX is a promising cancer vaccine and warrants its further clinical development. In order to study the kinetics of tumor-specific immune responses associated with LSP vaccines, we studied the efficacy of a LSP vaccine derived from the Ovalbumin (OVA) protein. We showed in two tumor models that the combination of LSP-OVA with a suitable adjuvant induced a strong tumor regression, an important expansion of both OVA-specific CD4+ and CD8+ T cells in the lymphoid organs, as well as their migration to the tumor. In addition, the vaccine induced functional specific T cells, as shown by the high levels of cytotoxic cytokines. Interestingly, the vaccine did not induce either OVA-specific or polyclonal Treg, despite the presence of the tumor. Finally, when LSP-OVA failed to induce a complete depletion of the tumor, we observed an important expression of inhibitory receptors (PD-1, TIM-3 and TIGIT) on conventional CD4+ and CD8+ TIL. Our results suggest that to optimize this LSP vaccine, a combination with one or more immune checkpoint blockade agents should be considered.

De nombreux antigènes de tumeur ont été identifiés depuis la découverte du premier antigène de tumeur humain il y a une vingtaine d’années, et plusieurs d’entre eux ont été utilisés comme antigène cible pour l’élaboration de vaccins thérapeutiques anti-Cancer. Cependant, les résultats des essais cliniques visant à évaluer l’efficacité de ces vaccins se sont la plupart du temps révélés décevants. Aussi, il reste indispensable d’identifier de nouveaux antigènes de tumeur cibles capables d’induire des réponses anti-Tumorales fortes et durables. Parmi les antigènes de tumeur considérés comme cibles potentielles pour un vaccin anti-Tumoral se trouve la Cycline B1, une protéine endogène impliquée dans la régulation du cycle cellulaire. Normalement exprimée de façon transitoire dans les cellules saines en division, cette protéine est surexprimée dans diverses tumeurs et est indispensable au développement tumoral. De plus, des réponses immunitaires spontanées spécifiques de cette protéine ont été observées chez des patients atteints de cancer. L’objectif de ma thèse était de caractériser la réponse en lymphocytes T CD4+, qui jouent un rôle capital dans la réponse immunitaire anti-Tumorale, spécifique de la Cycline B1 humaine chez des sujets sains et chez des patients atteints de cancer. Nous avons mis en évidence l’existence, chez des individus sains, de deux populations de lymphocytes T CD4+ préexistants spécifiques de cette protéine, à savoir des lymphocytes T CD4+ naïfs et des lymphocytes T CD4+ mémoires, cette seconde population lymphocytaire se retrouvant également chez des patients atteints de cancer. De multiples épitopes T CD4+ ont été identifiés dans cette protéine, et étaient différemment reconnus par ces deux populations de lymphocytes T CD4+. En outre, des anticorps IgG anti-Cycline B1 ont été détectés chez des patients atteints de cancer comme chez des individus sains, sans différence significative dans les taux d’anticorps entre ces deux catégories de sujets. Ainsi, cette étude montre que la Cycline B1 est un antigène de tumeur caractérisé par un profil singulier de réponses immunitaires, et confirme le potentiel vaccinal de cette protéine pour l’élaboration d’un vaccin anti-Cancer. / Many tumor antigens have been identified since the discovery of the first human antigen about twenty years ago, and some of them have been used as targets for the development of therapeutic cancer vaccines. However, most of the time, the results of clinical trials designed to assess the efficacy of these vaccines proved to be disappointing. Thus, it is still necessary to identify new tumor antigens able to induce strong and long-Lasting anti-Tumor responses that could be used as targets for cancer vaccine. Cyclin B1, an endogenous protein involved in cell cycle regulation, is one of the tumor antigens which are currently considered as potential targets for a cancer vaccine. Usually expressed transiently in healthy dividing cells, this protein is overexpressed in numerous tumors and is necessary for tumor development. Moreover, Cyclin B1 specific spontaneaous immune responses have been observed in cancer patients. My PhD work aimed at characterizing the response of CD4+ T cells, which play a major role in anti-Tumor immune responses, specific to human Cyclin B1 both in healthy individuals and cancer patients. We showed that, in healthy individuals, there exists two pre-Existing Cyclin B1 specific CD4+ T cell populations, namely naive CD4+ T cells and memory CD4+ T cells, the latter lymphocyte population being also found in cancer patients. Multiple CD4+ T cell epitopes have been identified in this protein, and were differently recognized by these two CD4+ T cell populations. Besides, anti-Cyclin B1 IgG antibodies have been detected both in healthy individuals and in cancer patients, without significant differences in antibody levels between these two groups of donors. Therefore, this work shows that Cyclin B1 is a tumor antigen characterized by a singular pattern of immune responses, and confirms the potential of this protein as a target for a cancer vaccine.

Les vaccins à base de cellules dendritiques (DCs) constituent une avenue très populaire en immunothérapie du cancer. Alors que ces cellules peuvent présenter des peptides exogènes ajoutés au milieu, l’efficacité de chargement de ces peptides au le complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) de classe II est limitée. En effet, la majorité des molécules du CMH II à la surface des DCs sont très stable et l’échange de peptide spontané est minime. Confinée aux vésicules endosomales, HLA-DM (DM) retire les peptides des molécules du CMH II en plus de leur accorder une conformation réceptive au chargement de peptides. Il est possible, cependant, de muter le signal de rétention de DM de façon à ce que la protéine s’accumule en surface. Nous avons émis l’hypothèse que ce mutant de DM (DMY) sera aussi fonctionnel à la surface que dans la voie endosomale et qu’il favorisera le chargement de peptides exogènes aux DCs. Nous avons utilisé un vecteur adénoviral pour exprimer DMY dans des DCs et avons montrer que la molécule augmente le chargement de peptides. L’augmentation du chargement peptidique par DMY est autant qualitatif que quantitatif. DMY améliore la réponse T auxiliaire (Th) du coté Th1, ce qui favorise l’immunité anti-cancer. Du côté qualitatif, le chargement de peptides résulte en des complexes peptide-CMHII (pCMH) d’une conformation supérieure (conformère). Ce conformère (Type A) est le préféré pour la vaccination et DMY édite avec succès les complexes pCMH à la surface en éliminant ceux de type B, lesquels sont indésirables. La fonction de DM est régulée par HLA-DO (DO). Ce dernier inhibe l’habilité de DM à échanger le peptide CLIP (peptide dérivée de la chaîne invariante) en fonction du pH, donc dans les endosomes tardifs. Mes résultats indiquent que la surexpression de DO influence la présentation des superantigènes (SAgs) dépendants de la nature du peptide. Il est probable que DO améliore indirectement la liaison de ces SAgs au pCMH dû à l’accumulation de complexe CLIP-CMH, d’autant plus qu’il neutralise la polarisation Th2 normalement observée par CLIP. Ensemble, ces résultats indiquent que DMY est un outil intéressant pour renforcer le chargement de peptides exogènes sur les DCs et ainsi générer des vaccins efficaces. Un effet inattendu de DO sur la présentation de certains SAgs a aussi été observé. Davantage de recherche est nécessaire afin de résoudre comment DMY et DO influence la polarisation des lymphocytes T auxiliaires. Cela conduira à une meilleure compréhension de la présentation antigénique et de son étroite collaboration avec le système immunitaire. / Dendritic cell peptide-based vaccines are the most common immunotherapy approach in cancer therapy. While, in principle, dendritic cells (DCs) could be loaded efficiently by exogenously added tumor peptides, their loading efficacy is severely reduced due to low number of peptide-receptive MHC II on cell surface. Most surface MHC II molecules are either occupied by endogenous peptides or are inactive due to a conformation that is not receptive for free peptides. In MHC II antigen presentation pathway, HLA-DM (DM) in acidic endosomal vesicles removes the self-peptides and grants a peptide receptive conformation to MHC II. Mutating of an intracellular sorting motif in DM, renders its accumulation on cell surface. We hypothesized that the mutant DM (DMY) is functional on cell surface and can generate peptide receptive MHC II on surface of DCs for exogenous peptide loading. By using an adenoviral vector that expresses DMY, we found that DMY is functional on surface of DCs. DMY supplied peptide receptive MHC II on surface of DCs and improved exogenous peptide loading. The improvement of peptide loading by DMY is both quantitative and qualitative. DMY improves helper T cell (Th) response in Th1 direction that favors anti-cancer immunity. The qualitative improvement of peptide loading extends to loading of superior conformational isomer (conformer) of peptide-MHC complexes. This superior conformer (type A) is the favourite type for vaccination approaches and DMY successfully edits peptide-MHC conformers on cell surface level by eliminating undesirable one (type B). Function of DM is regulated by HLA-DO (DO) and it is well accepted that in acidic pH of late endosomes, DO inhibits function of DM by preventing removal of class II associated invariant chain peptide (CLIP) from peptide binding groove of MHC II. My results indicate that DO overexpression, changes binding of peptide-dependent superantigens to MHC II molecules. Superantigens (SAgs) are small microbial proteins that bind out side peptide binding groove of MHC II. DO probably enhances binding of peptide-dependent SAgs by forcing the accumulation of CLIP on the cell surface of antigen presenting cells. DO also neutralizes Th2 polarization by CLIP. Collectively, these results indicate that DMY is a valuable tool for improvement of exogenous peptide loading in DCs vaccines. An unnoticed effect of DO on SAgs binding was also recognized. Further investigations are needed to clarify the mechanisms by which, DMY and DO influence Th polarization. This would provide a better understanding of antigen presentation pathway and its interaction with immune system.

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Les vaccins thérapeutiques anti-tumoraux reposent sur l’activation du système immunitaire adaptatif et sont basés sur la reconnaissance des antigènes tumoraux (AT) par les lymphocytes T auxiliaires et cytotoxiques spécifiques. Leur efficacité nécessite une sélection méticuleuse des antigènes cibles ainsi qu’une présentation antigéniques par le CMH de classe I (CMH-I) dans les tumeurs non modifiée. Alors que l’attention s’est d’abord portées uniquement sur les AT dérivés de séquences exoniques, ceux dérivés d’évènements de traduction alternatifs ont été montrés comme ayant un fort potentiel en tant que cibles. Ces derniers peuvent dérivés d’une traduction de séquences dîtes « non traduites », initiée par des codons alternatifs ou dans un cadre de lecture non canonique. Une telle traduction alternative des ARN épissés dans le noyau et donnant naissance aux Pioneer Translation Products (PTPs) a été décrite. Ces derniers ont été montrés comme source de peptides pour la voie de présentation des antigènes par le CMH-I. Récemment, nous avons montré que les antigènes dérivés des PTPs et présentés par les tumeurs sont capables d’entrainer une réponse lymphocytaire T cytotoxique in vivo et de contrôler la croissance tumorale. Lors de ma thèse, nous avons identifié la molécule inhibitrice de l’épissage isoginkgetin comme modulateur positif de cette présentation dans les cellules cancéreuses. De plus, nous avons observé qu’un de ses dérivées, l’IP2, qui est soluble dans l’eau et moins toxique que l’isoginkgetin, est de même capable d’augmenter la présentation des antigènes dérivés des PTPs dans les tumeurs in vitro, ainsi que de réduire la croissance tumorale in vivo de manière dépendante de la réponse immunitaire. Ainsi, le composé IP2 se révèle être un immunomodulateur de la réponse anti-tumorale efficace et prometteur pour le développement de nouvelles stratégies thérapeutiques. / Anti-tumoral therapeutic vaccines rely on the activation of the adaptative immune system and are based on the recognition of tumor antigens (TA) by specific helper and cytotoxic T lymphocytes (CTL). Their efficacy requires a careful selection of the targeted antigens as well as an unaltered MHC class I (MHC-I) antigenic presentation in tumors. While the focus was first put on exome-derived TA, evidences highlighted the ones derived from alternative translations as having a high potential as T-cells targets. These can be derived from translation of allegedly non coding sequences, initiated at alternative codons or performed in non-canonical open reading frames. Such an alternative translation occurring from pre-spliced mRNAs in the nucleus has been described as giving rise to the Pioneer Translation Products (PTPs), which constitute a source of polypeptides for the MHC-I pathway. Recently, we showed that PTPs-derived antigens presented by tumors are able to elicit a CTL response in vivo that controls tumor growth. Here, we identified one positive modulator of PTPs-derived antigenic presentation in cancer cells: the splicing inhibitor isoginkgetin. Then, we provided one of its derivatives, the IP2, which is water soluble and less toxic than the isoginkgetin, and showed that IP2 treatment increases PTPs-derived antigenic presentation of cancer cells in vitro and reduces tumor growth in vivo in an immune-dependent manner. Hence we describe here the IP2 as a new efficient immunomodulator of the antitumor response, promising for the development of innovative therapeutic strategies.