La présence d’une immunité anti-tumorale est maintenant bien établie et ce, y compris dans le cancer du sein pourtant considéré comme peu immunogénique. Cette notion a été récemment renforcée dans différentes études qui ont mis en évidence une corrélation entre la présence d’un infiltrat immun au niveau des cancers du sein primaires et le pronostic des patientes. La réponse immune anti-tumorale n’est cependant pas assez efficace pour contrôler la survenue du cancer. En effet, différents mécanismes sont utilisés par les cellules tumorales pour échapper au système immunitaire comme l’expression de ligands inhibant les cellules immunes ou la production de médiateurs immunosuppresseurs dans le microenvironnement tumoral.Ces mécanismes sont la cible des thérapies immunomodulatrices visant à réactiver la réponse immune anti-tumorale. L’approche utilisant les inhibiteurs de points de contrôle a clairement montré des résultats très encourageants pour le traitement du mélanome et du cancer du poumon. De nombreux traitements immunomodulateurs sont actuellement à l’étude dans le cancer du sein. L’objectif de ce travail de thèse de doctorat est de caractériser la réponse immune dans le cancer du sein en s’intéressant plus particulièrement à l’infiltration lymphocytaire tumorale et à l’expression de marqueurs impliqués dans l’échappement au système immunitaire. La première partie de ce travail étudie différents aspects méthodologiques permettant la quantification histologique des cellules immunes. Il démontre que l’immunohistochimie offre des résultats très reproductibles et permet de distinguer des sous-types de lymphocytes ainsi que leur organisation en structures lymphoïdes tertiaires. Il démontre également que la quantification sur biopsies préthérapeutiques est représentative de la tumeur. Enfin, l’analyse d’images se révèle être un outil utile et fiable pour quantifier l’infiltration lymphocytaire tumorale.Le deuxième volet de cette thèse consiste en une caractérisation détaillée de la densité, de la composition, et de l’organisation de l’infiltrat lymphocytaire tumoral. L’analyse par cytométrie en flux montre que d’une part, les tumeurs sont plus infiltrées en lymphocytes que le tissu mammaire sain et d’autre part, cet infiltrat est composé d’un plus haut taux de lymphocytes T CD4 et B associé à une diminution du taux de CD8. Dans 60% des cas, des structures lymphoïdes tertiaires, composées d’un follicule delymphocytes B et de cellules dendritiques entourés de lymphocytes T, sont observées dans le stroma péri-tumoral. Le niveau d’infiltration lymphocytaire et son organisation en structures lymphoïdes sont positivement corrélées à l’expression de PD-1, un récepteur inhibiteur de l’activation des cellules immunes, et de son ligand PD-L1. La dernière partie de ce travail étudie l’expression de l’enzyme CD73 impliquée dans la production d’adénosine, un puissant médiateur immunosuppresseur dans le microenvironnement tumoral. L’expression de CD73 a été mesurée par immunofluorescence combinée à une analyse d’images dans une série de cancers du sein de type triple négatif. Celle-ci est significativement associée à un plus mauvais pronostic, et est inversement corrélée à l’infiltration immune. En conclusion, les résultats découlant des différents chapitres de cette thèse démontrent qu’une réponse immune est présente dans le cancer du sein et appuie la pertinence de développer des stratégies thérapeutiques pour renforcer la réponse immune anti-tumorale dans le cancer du sein. La combinaison de marqueurs immuns tels que ceux étudiés dans ce travail permettrait de mieux caractériser le type de réponse immune anti-tumorale afin de guider le choix de la thérapie immunomodulatrice et aussi de sélectionner plus adéquatement les patientes susceptibles d’en bénéficier. / Doctorat en Sciences médicales (Médecine) / info:eu-repo/semantics/nonPublished

L’immunothérapie est une avancée majeure dans le traitement des cancers, même s’il reste fondamental d’identifier de nouvelles cibles pour optimiser la réponse anti-tumorale. Des enzymes impliquées dans le métabolisme d'acides aminés ont été décrites comme pouvant inhiber ces réponses immunitaires et ainsi favoriser la progression tumorale. Elles sont donc devenues des cibles thérapeutiques de premier choix. L’IL-4 induced gene 1 (IL4I1) est une phénylalanine oxydase qui, au cours de cette dernière décennie, s’est dévoilée dans la littérature comme un véritable outil de la tolérance périphérique. Ses fonctions restent cependant largement inexplorées. Au cours de ma thèse, j’ai étudié les propriétés immunorégulatrices de l’IL4I1 en contexte tumoral dans un modèle de mélanome spontané (souris Ret), mais également dans la physiologie des lymphocytes B (LB). Dans un premier temps, mes résultats mettent en avant que l’activité enzymatique de l’IL4I1 dans les rates des souris Ret est corrélée avec la sévérité de la maladie. De façon intéressante, l’inactivation génétique de l’IL4I1 dans ce modèle (RetIL4I1KO) retarde le développement de la tumeur primaire, mais aussi la dissémination métastatique. Nous démontrons que l’IL4I1, principalement exprimée par les cellules myéloïdes, a la capacité de façonner la composante immunitaire du microenvironnement tumoral, et ce, par le recrutement préférentiel de cellules myéloïdes au détriment d’effecteurs lymphocytaires T. Par ailleurs, mes données chez les souris déficientes pour l’IL4I1 (IL4I1KO) ont mis en évidence un rôle crucial de l’IL4I1, régulant de nombreuses étapes de la biologie des LB. Les souris IL4I1KO présentent une sortie accélérée des LB de la moelle osseuse, entraînant l'accumulation de LB folliculaires en périphérie. Ces souris ont un taux sérique élevé d'immunoglobulines naturelles et des anticorps auto-réactifs. Nous démontrons aussi que l’IL4I1 contrôle la réaction du centre germinatif, la différenciation des plasmocytes et la production d'anticorps spécifiques en réponse à une immunisation par un antigène T-dépendant. In vitro, l’absence de l’IL4I1 dans les LB augmente l’activation des voies de signalisation en aval du récepteur à l’antigène des LB (BCR), ainsi que leur prolifération. Par conséquent, nos résultats révèlent une propriété clé de l’IL4I1, contrôlant négativement l'activation dépendante du BCR. Compte tenu de l’effet majeur de l’IL4I1 sur la biologie des LB, il reste important d’investiguer si l’hyperréactivité du BCR des LB déficients pour l’IL4I1 participe au meilleur contrôle de la progression tumorale. / Immunotherapy is one of the most promising advance in cancer treatments. It remains essential to identify new targets to maximize the anti-tumor immune response. Enzymes involved in amino acid metabolism have been described to impede these responses and thus promote tumor progression. They became good therapeutic targets. IL-4-induced gene 1 (IL4I1) is a phenylalanine oxidase which, over the last decade, was unveiled as a real tool for peripheral tolerance. However its functions remain largely unexplored. During my PhD thesis, I studied the immunoregulatory properties of IL4I1 in a tumoral context involving a spontaneous melanoma model (Ret mice), but also in the B cell physiology. First, my results highlight that the IL4I1 enzymatic activity is positively correlated with disease aggressiveness in the spleen of Ret mice. Interestingly, genetic inactivation of IL4I1 in this model (RetIL4I1KO) delayed the development of both primary tumor and metastatic dissemination. We demonstrate that IL4I1, mainly expressed by myeloid cells, has the ability to shape the immune compartment within the tumor microenvironment, through recruitment of myeloid cells instead of activated T cells. Furthermore, my data in mice deficient for IL4I1 (IL4I1KO) have emphasized a crucial role of IL4I1 in regulating many steps of B cell biology. Indeed, IL4I1KO mice exhibit an accelerated B cell egress from the bone marrow, resulting in the accumulation of peripheral follicular B cells. These mice have a high serum level of natural immunoglobulins and auto-reactive antibodies. We also demonstrate that IL4I1 controls the germinal center reaction, plasma cell differentiation and specific antibody production in response to a T-dependent antigen immunization. In vitro, the absence of IL4I1 in B cells increases their proliferation and the activation of signaling pathways upon B cell receptor (BCR) engagement. Thus, our results reveal a key role of IL4I1, which negatively controls the BCR-dependent activation. Regarding these effects of IL4I1 on B cell biology, it remains important to evaluate whether the BCR-dependent hyperreactivity in IL4I1KO mice contributes in the tumor control.

Stimuler la réponse immunitaire anti-tumorale constitue une voie d’avenir indiscutable pour le traitement des cancers. Aujourd'hui, les thérapies ciblées à base d'anticorps ont une place majeure dans l’immunothérapie des cancers du sein de par leur impact positif sur le pronostic des patientes. Cependant, les cancers du sein triple négatifs (TNBC) résistent aux innovations thérapeutiques actuelles, et, par défaut de traitement ciblé efficace, restent de sombre pronostic. Notre équipe développe des stratégies d’immunothérapie à base d'anticorps bispécifiques (bsFabs) conçus à partir de fragments d'anticorps de camélidés qui présentent la particularité de cibler simultanément les cellules immunitaires et tumorales. Ainsi, mon projet visait à évaluer le potentiel anti-tumoral de deux bsFabs sur des modèles précliniques de TNBC à travers leur capacité à activer et à rediriger le système immunitaire contre les cellules tumorales. La finalité du projet est de proposer un nouvel axe de thérapie ciblée susceptible d'améliorer le pronostic des patientes atteintes de TNBC. / Mounting evidence of the key contribution of NK cells in immunity against cancer has boosted the investigations on NK cell-based therapies. Among these strategies, monoclonal antibody-based therapeutics (mAbs) are currently the fastest growing segment of the medicine market. Despite therapeutic innovations, triple negative breast cancers (TNBC) remain insensitive to the current targeted or hormono-therapies. Our objective is to manipulate NK cell functions and tumor targets using an original format of nanobody-based bispecific antibodies (bsFab) to revert the dampened immune response for treating TNBC. Thus, we generate two bsFabs able to crosslink NK and tumor cells. NK antitumor effects driven by mAbs and bsFabs, alone or in combination, were investigated in vitro and in vivo on preclinical TNBC models. Here, we demonstrate the potential of bsFabs to enlarge the number of patients eligible for breast cancer immunotherapy and prompt to consider combination strategies.

CD73 est un ecto-enzyme qui a été associé à la suppression de l'immunité anti-tumorale. Ses valeurs pronostiques et thérapeutiques ont été mises de l'avant dans plusieurs types de cancer. La première hypothèse du projet est que l'expression de CD73 dans la tumeur prédit le pronostic des patients atteints du cancer de la prostate. L'expression de CD73 a été étudiée par immunofluorescence dans des échantillons de tumeur. Puis, des analyses univariées et multivariées ont été conduites pour déterminer si l'expression de CD73 permet de prédire la récidive biochimique des patients. Nous avons déterminé que CD73 prédit indépendamment le pronostic des patients atteints du cancer de la prostate. De plus, nous avons déterminé que son expression dans le tissu normal adjacent ou dans la tumeur prédit différemment la survenue de la récidive biochimique. La deuxième hypothèse est que l'inhibition de CD73 permet d'améliorer l'efficacité d'un vaccin thérapeutique contre le cancer de la prostate. L'effet d'un vaccin de type GVAX a été étudié dans des souris CD73KO ou en combinaison avec un anticorps ciblant CD73. Nous avons observé que l'efficacité du vaccin était augmentée dans les souris où CD73 était absent. Cependant, la combinaison avec l'anti-CD73 n'a pas permis d'améliorer l'efficacité. / The ectoenzyme CD73 has been associated with suppression of anti-tumor immunity. Its prognostic and therapeutic values have been highlighted in many types of cancer. The first hypothesis of this project is that tumor CD73 expression predicts the prognosis of prostate cancer patients. CD73 expression was determined by immunofluorescence in tumor tissues. Univariates and multivariates analysis were conducted to determine if CD73 expression could predict patients' biochemical recurrence. We determined that CD73 predicts independently the prognosis of prostate cancer patients. Moreover, we determined that CD73 expression in normal adjacent tissue or in the tumor predicts differently the occurrence of biochemical recurrence. The second hypothesis is that CD73 blockade enhances the efficacy of a therapeutic vaccine against prostate cancer. The GVAX-like vaccine was studied in CD73KO mice or in combination with an antibody against CD73. We observed that the vaccine was more efficient in mice where CD73 was absent. However, the combination with the anti-CD73 did not enhances the efficacy of the vaccine.

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.