Les traitements actuels anticancéreux ont une action cytotoxique directe sur les cellules tumorales mais également sur les cellules saines des systèmes immunitaires et hématopoïétiques. De plus, ces traitements ont l’incapacité de stimuler le système immunitaire et de prévenir les récidives. Cependant, certains agents tels que les anthracyclines, la radiothérapie ou encore la thérapie photodynamique ont la capacité d’induire une mort cellulaire dite immunogène. Durant cette modalité, l’exposition à la surface des cellules tumorales mourantes d’une protéine chaperonne du reticulum endoplasmique (RE), la calréticuline (CALR), est une étape essentielle et caractéristique de l’immunogénicité ainsi que la libération d’HMGB1, l’autophagie et la sécrétion d’ATP. Des données issues de la littérature prouvent que les anthracyclines sont également capables d’activer des marqueurs du stress du RE. Notre travail a consisté à étudier les liens moléculaires entre le stress du RE et les marqueurs de la mort cellulaire immunogène. Grâce à un criblage à haut débit, nous avons déterminé que les drogues dites immunogènes activaient la phosphorylation d’eIF2α (eukaryotic initiation factor 2 alpha) et qu’il existait une corrélation forte avec l’exposition de la CALR (R score 0,73 ; p<0,01). De manière surprenante, ces agents échouent à activer la voie de signalisation sous-jacente ainsi que les deux autres voies du stress du RE médiées par ATF6 (activating transcription factor 6) et XBP1s (spliced X-box binding protein 1). Par ailleurs, une anthracycline appelée mitoxantrone inhibe activement les trois voies du stress du RE en co-traitement avec un inducteur du stress du RE et inhibiteur de la N-glycosylation: la tunicamycine. Ces données in vitro ont également été validées dans un modèle in vivo de souris immunodéficientes xénogreffées. De plus, grâce à un algorithme reliant les propriétés physico-chimiques des drogues anti-cancéreuses avec leurs capacités à induire les marqueurs de mort cellulaire immunogène suivants: P-eIF2α, CALR, HMGB1, granules de stress et autophagie, un score prédictif d’immunogénicité a pu être déterminé. Nous devrons déterminer dans le futur comment utiliser ce score comme marqueur prédictif d’une réponse immunogène au cours des traitements cliniques. / Conventional anticancer chemotherapies display a high degree of toxicity with certain specificity for tumor cells. However most of these approaches fail to activate immune system-related bystander effects and thus do often fail to prevent from recurrence. Despite these premises, certain anticancer treatments (including anthracycline-based chemotherapy, radiotherapy and photodynamic therapy) have the ability to induce an immunogenic cell death (ICD) modality. The exposure of calreticulin (CALR) during the course of ICD is quintessential for the transfer of tumor antigen from dying tumors to dendritic cells of the immune system as well as translocation of high mobility group box 1 (HMGB1), autophagy and ATP secretion. Previous studies have shown that certain anticancer agents including anthracylins are able to activate markers of endoplasmic reticulum stress (ER stress). Here we investigated the molecular mechanisms that link ER stress responses with hallmarks of ICD. In a drug screening approach, we showed that ICD-inducing drugs triggered the phosphorylation of the eukaryotic initiation factor 2 alpha (P-eIF2α) and that this correlated with CALR exposure (R score 0.73, p<0.01). Surprisingly though the agents failed to induce downstream ER stress pathways including the transcriptional activation of activating transcription factor 4 (ATF4), the alternative splicing of X-box binding protein 1 (XBP1s) mRNA and the proteolytic cleavage of activating transcription factor 6 (ATF6). In addition, we found that mitoxantrone actively inhibited all three arms of the unfolded protein response, when co-administered with the inhibitor of N-linked glycosylation tunicamycin, whereas tunicamycin alone triggered all arms of ER-stress. These findings were validated in vivo in immunodeficient animals xenografted with biosensors for ER-stress responses. Moreover, using a machine learning approach that integrates physicochemical properties of oncologic drugs with their ability to elicit immunogenic hallmarks including the phosphorylation of eIF2α, the exposure of CALR, the translocation of HMGB1, the formation of stress granules and the induction of autophagy we established an in silico approach for ICD prediction. For the future, we further aim to investigate the possibility to use these score comprising P-eIF2α and its downstream consequences as biomarker for immunogenic responses during anticancer treatment in patients.

Le développement d’un cancer chez un individu immunocompétent témoigne del’inefficacité de ses défenses immunitaires naturelles à entraver la progression tumorale. Larestauration ou l’induction de réponses immunitaires anti-tumorales efficaces sont des enjeuxmajeurs des stratégies thérapeutiques actuelles. En plus des immunothérapies classiques,visant à activer le système immunitaire des patients contre leurs tumeurs, les thérapiesconventionnelles, telles que les chimiothérapies et la radiothérapie, peuvent avoir des effetsimmunostimulants, en parallèle de leur effet directement cytotoxique sur les cellulestumorales. Parmi celles-ci, les anthracyclines, l’oxaliplatine et la radiothérapie sontnotamment capables d’induire une mort cellulaire immunogène. L’efficacité thérapeutique deces traitements dépend de l’activation de lymphocytes T (LT) CD8 anti-tumoraux,producteurs d’interféron-gamma (IFN-γ). En utilisant des modèles murins de tumeurstransplantées, nous montrons que le traitement des cellules tumorales par des droguesimmunogènes induit la libération d’adénosine triphosphate (ATP) dans le milieu extracellulaire.Ce signal de danger endogène se lie à son récepteur P2RX7 sur les cellulesdendritiques et permet la formation de l’inflammasome NLRP3/ASC/pro-caspase 1,conduisant à l’activation protéolytique de la caspase 1, qui active la pro-interleukine-1β (pro-IL-1β) en interleukine-1β (IL-1β). L’IL-1β peut directement agir sur les LT CD8 pourfaciliter leur polarisation vers un phénotype de lymphocytes T cytotoxiques de type 1 (Tc1).De plus, le traitement de tumeurs établies par des drogues immunogènes induit uneproduction d’IL-17A (IL-17) dans le lit tumoral, au cours de la première semaine suivant letraitement. Les LT gamma delta (LTγδ) sont les principaux producteurs de cette cytokinedans nos modèles. Ces cellules s’accumulent transitoirement dans la tumeur dès le troisièmejour suivant le traitement et leur taux est parfaitement corrélé à celui des LT CD8 producteursd’IFN-γ tumoraux. Comme l’IFN-γ, l’IL-17 et les LTγδ sont nécessaires à l’efficacitéthérapeutique des drogues immunogènes. L’IL-1β produite par les cellules dendritiquesexposées à des corps apoptotiques immunogènes stimule directement la production d’IL-17par les LTγδ. Ces travaux ont contribué à identifier l’ATP extra-cellulaire comme undéterminant moléculaire de l’immunogénicité des cellules tumorales exposées à certainesthérapies anti-cancéreuses conventionnelles. De plus, nous montrons que les traitementscytotoxiques classiques peuvent moduler l’environnement immunitaire dans le lit tumoral, etcontribuer à remplacer une inflammation chronique et immunosuppressive en uneinflammation aigüe et immunogène. L’étude des interactions entre le système immunitaire etles thérapies anti-cancéreuses conventionnelles est nécessaire pour utiliser ces traitements demanière plus rationnelle, en les combinant par exemple à des immunothérapies plusclassiques. / In most cases, cancer occurs in immunocompetent individuals, revealing the potential failure of the immune system to impair tumor development. Trying to restore or to induce an efficient anti-tumoral immune response is part of the main challenges of cancer treatment. In addition to the classical immunotherapeutic compounds, conventionnal cytotoxic treatments can also have some immunostimulatory effects. Among these treatments, the chemotherapeutic agents oxaliplatin and anthracyclins, as well as irradiation, can induce an immunogenic cell death, contributing to the activation of IFNγ-producing CD8 T cells. We show that upon treatment with immunogenic drugs, tumor cells are able to release ATP in the extracellular medium. This ATP can act on dendritic cells through its receptor P2RX7, which is able to activate the inflammasome NLRP3 and the subsequent production of IL-1β. Using models of transplantable tumors in mice we could show that the production of IL-1β induced by immunogenic treatments was mandatory for their efficacy. In addition to being directly involved in Tc1 cells polarization, IL-1β could promote the production of IL-17A by gamma delta T cells which were accumulating in the tumor bed following chemotherapy. We could show that these IL-17 producing gamma delta T cells were involved in treatment efficacy. This work has revealed that extracellular ATP was a crucial endogenous danger signal involved in anti-cancer chemotherapy efficacy. Furthermore, we have shown that conventionnal cytotoxic compounds could transform the smoldering pro-tumoral inflammation into an acute and immunogenic anti-tumoral one. This work may have some clinical implications, especially in the setting of therapeutic protocols involving the combination of conventionnal cytotoxic therapies with selected immunoadjuvants for the treatment of cancer.