Malgré le statut immunologique particulier du système nerveux central (SNC), l'immunothérapie active représente une approche intéressante dans le traitement des tumeurs cérébrales. Loin d'être immunologiquement muet, le SNC possède même son propre réseau de cellules immunocompétentes spécialisées : les cellules microgliales. D'origine myeloïdes, elles sont capables de jouer le rôle de cellules présentatrices d'antigènes (CPA) après activation et sont idéalement situées pour induire une réponse immunitaire cytotoxique anti-tumorale efficace La manipulation de la microglie pour augmenter les réponses immunes représentent donc une approche thérapeutique particulièrement attractive dans le traitement de ces cancers. Afin de mieux caractériser les cellules microgliales, nous avons développé un modèle de souris rendues aplasique par irradiation, au sein duquel seule la microglie peut jouer le rôle de CPA. Ainsi, nous avons pu observé que dans des conditions adéquates (CpG-ODN, GM-CSF, sCD40L) les cellules microgliales sont douées in vivo d'une activité de présentation antigénique croisée et que celle-ci conduit à l'activation des LT CD8+ spécifique. En parallèle, nous avons évalué un protocole d'immunothérapie active dans un modèle préclinique de tumeur cérébrale basé sur l'implantation stéréotaxique de cellules E.G7-OVA. Ce protocole se base sur l'injection de CpG-ODN, une molécule d'origine microbienne permettant d'activer les cellules du système immunitaire et plus précisément les CPA infiltrant les tumeurs, et sur l'élimination temporaire des lymphocytes T régulateurs, des cellules qui assimilent les antigènes tumoraux à des peptides du soi et conduisent à l'anergie du système immunitaire. Les résultats obtenus montrent que ce traitement induit le rejet de la tumeur pour l'ensemble des souris et que ce rejet est dépendant de la présence des cellules NK (" natural killer ").

Les cellules Natural Killer (NK) sont des lymphocytes cytotoxiques innés qui jouent un rôle important dans le contrôle immunitaire de la formation de cellules tumorales et de l'infection virale. Chez les personnes en bonne santé, les cellules NK représentent des populations hétérogènes définies par différents marqueurs phénotypiques et exécutant des fonctions spécifiques. Les cellules NK provenant de patients présentant des tumeurs malignes néoplasiques et une infection virale sont cependant typiquement distinctes des personnes en bonne santé par l'apparition de sous-ensembles de cellules NK, qui sont différenciées par leur profil d'isoformes CD45. CD45 est une tyrosine phosphatase leucocytaire commune abondamment exprimée sur toutes les cellules immunitaires hématopoïétiques nucléées. Un variant d'épissage alternatif a entraîné la génération de l'isoforme CD45RA longue et de l'isoforme courte CD45RO, qui s'expriment différemment sur les cellules T naïves et effectrices / mémoires. L'expression des isoformes CD45 sur les cellules NK est largement inconnue. Nous avons précédemment montré que l'expression différentielle des isoformes CD45RA et CD45RO a identifié des sous-ensembles de cellules NK spécifiques dans les maladies hématologiques. Une question reste floue: comment ces cellules CD45RARO + NK changent-elles lorsque leurs cellules cibles disparaissent? Nous avons utilisé des cellules NK de patients traités avec Lenalidomide et l'anticorps anti-CD20 Obinutuzumab pour étudier cela et montré une réduction des cellules CD45RARO / CD45RO + NK après la clairance des cellules tumorales (Chater 4). Nous avons observé la même chose chez les patients atteints de LMA après une chimiothérapie. Dans ce cas, le sous-ensemble de cellules CD45RARO + NK est fortement corrélé avec la trogocytose du marqueur monocyte / macrophage CD14 (Chapitre 5). L'immunophénotypage de cellules NK provenant de patients infectés par le VIH a révélé la présence de cellules CD45RAdim et CD45RO + avec une expression réduite de CD16 et une diminution de la modulation NKG2D totale. En résumé, les cellules NK des cancers hématologiques et l'infection par le VIH présentaient des caractéristiques dysfonctionnelles et l'analyse du profil isoforme CD45 dans ces conditions pathologiques dévoile ces caractéristiques.Enfin, afin de retrouver la réponse immunitaire anti-tumorale chez les patients cancéreux, nous présentons une méthode efficace pour l'expansion in vitro de cellules NK hautement activées à partir du sang du cordon ombilical (UCB). Ces cellules NK prouvent une cytotoxicité cellulaire dépendante des anticorps (ADCC) importante lorsqu'elles sont utilisées en combinaison avec des anticorps monoclonaux approuvés sur le plan clinique ciblant divers antigènes tumoraux. Ceci ouvre leur utilisation dans les immunothérapies à base de cellules NK allogéniques. / Natural Killer (NK) cells are innate cytotoxic lymphocytes that play an important role in immune control of tumor cell formation and virus infection. In healthy people, NK cell represents heterogeneous populations defined by different phenotypical markers and performing specific functions. NK cells from patients with neoplastic malignancies and viral infection are however typically distinctive from healthy people by the appearance of NK cell subsets, which are differentiated by their CD45 isoform profile. CD45 is a common-leukocyte tyrosine phosphatase abundantly expressed on all nucleated hematopoietic immune cells. Alternative splicing variant resulted in generation of the long-isoform CD45RA and the short-isoform CD45RO, which express differently on naïve and effector/memory T cells. Expression of CD45 isoforms on NK cells is largely unknown. We have previously shown that differential expression of CD45RA and CD45RO isoforms identified specific NK cell subsets in hematological diseases. One question remained unclear: how do these CD45RARO+ NK cell changes when their target cells disappeared? We used NK cells from patients treated with Lenalidomide and the anti-CD20 antibody Obinutuzumab to investigate this and showed a reduction in CD45RARO/CD45RO+ NK cells upon clearance of tumor cells (Chater 4). We observed the same in AML patients after chemotherapy. In this case the CD45RARO+ NK cell subset strongly correlates with trogocytosis of the monocyte/macrophage marker CD14 (Chapter 5). Immunophenotyping of NK cells from HIV-infected patients revealed the presence of CD45RAdim and CD45RO+ cells with reduced CD16 expression and total NKG2D down-modulation. In summary, NK cell from hematological cancers and HIV infection displayed dysfunctional hallmarks and analyzing CD45 isoform profile in these pathological conditions unveils these hallmarks.Finally, in order to regain the anti-tumor immune response in cancer patients, we present an efficient method for expansion of highly activated NK cells from umbilical cord blood (UCB) in vitro. These NK cells prove substantial antibody-dependent cell cytotoxicity (ADCC) when used in combination with clinical-approved monoclonal antibodies targeting various tumor antigens. This paves their use in allogeneic NK cell-based immunotherapies.

Résumé : Le carcinome hépatocellulaire (HCC) est la troisième cause commune de décès de cancer et affecte plus les hommes que les femmes. Le HCC résulte d’une dérégulation des voies de signalisation impliquées dans l’initiation de l’inflammation menant ainsi à des répercussions désastreuses. De part la complexité de ce type de cancer, les traitements qui existent à ce jour ne sont pas très prometteurs et ont un faible pourcentage de « rémission ». L’immunothérapie soulève beaucoup d’espoir quant à l’orientation vers un traitement efficace plausible. En effet, plusieurs suppresseurs de tumeur se retrouvent réprimés, parmi lesquels le SOCS1. C’est dans cette optique que nos recherches se sont orientées en mettant la lumière sur le SOCS1 «suppresseur de signalisation des cytokines 1 (SOCS1) » qui est réprimé au niveau du HCC et dont la restauration pourrait contribuer à un pronostic favorable à la rémission. La protéine SOCS1 a beaucoup attisé la curiosité des chercheurs de part son rôle suppresseur de tumeur. Pour comprendre les mécanismes d’action de SOCS1 et son implication dans la neutralisation de la tumeur, nous avons généré trois types stables de la lignée cellulaire du carcinome hépatocellulaire de souris Hepa1-6, une portant un vecteur vide, l’autre exprimant le type sauvage du gène SOCS1 (SOCS1-WT; Hepa-S) et une portant une mutation au niveau du domaine SH2 (SOCS1-R105K; Hepa-R). Le mutant ne peut plus inhiber la signalisation des cytokines. Lors de l'implantation sous-cutanée des cellules Hepa1-6 modifiées, chez des souris C57BL/6 et NOD.scid.gamma (NSG). Nous avons observé que les cellules Hepa1-6 exprimant le vecteur de contrôle (Hepa-V) formaient de grosses tumeurs tandis que les cellules Hepa-S formaient de petites tumeurs chez les deux types de souris. Les cellules Hepa-R quant à elles, formaient de grosses tumeurs seulement chez des souris immunodéficientes (NSG) mais montraient une croissance nettement retardée lorsqu’elles étaient greffées aux souris (C57BL/6) immunocompétentes. Partant de ce constat intrigant, nous avons postulé que SOCS1 favorise l'immunogénicité des cellules tumorales par son domaine SOCS Box. Par conséquent, les cellules Hepa-R offrent une occasion unique de démêler le potentiel pro-immunogène de SOCS1, et ceci dans le but d'élucider les fonctions immunogènes de SOCS1 dans le cancer du foie. Jusqu'à présent aucune précédente recherche ne s’est aventurée à chercher l’implication de SOCS1 dans l’augmentation de l’immunogénicité. / Abstract : Hepatocellular carcinoma (HCC) is the third common cause of cancer deaths and affects men more than women. HCC results from a disregulation that affects many factors including inflammation, leading to disastrous repercusions. Due to the complexity of this type of cancer, existing treatments nowadays are not promising and have a low remission percentage. Immunotherapy raises great hope regarding the direction towards a plausible effective treatment. It is in this context that our research has focused on shedding light on the SOCS1 "signaling suppressor of cytokine 1 '(SOCS1)" which was found to be suppressed in HCC and whose restoration could contribute to a favorable prognosis. The SOCS1 many fueled the curiosity of researchers due to its suppressor role in tumor. To understand the underlying mechanisms, we generated three types of stable mice cell line hepatocellular carcinoma Hepa1-6, one carrying an empty vector, the other expressing the wild-type gene SOCS1 (SOCS1-WT; hepatic S) and carrying a mutation in the SH2 domain (SOCS1-R105K; Hepa-R). These mutants cannot inhibit JAK-STAT cytokine signaling. Upon subcutaneous implantation of the modified Hepa1-6 cells in C57BL/ 6 and NOD.scid.gamma (NSG) mice, the Hepa1-6 cells expressing the control (Hepa-V) formed large tumors while the Hepa-S cells formed small tumors in both types of mice. Hepa-R cells in turn, formed large tumors only in immunodeficient mice (NSG), but showed a markedly delayed growth when transplanted into (C57BL / 6) immunocompetent mice. Based on this intriguing finding, we speculate that SOCS1 could promote immunogenicity of tumor cells, which was masked by the ability of SOCS1 to inhibit signaling of growth factors. Therefore, Hepa-R cells provide a unique opportunity to unravel the pro-immunogenic potential of SOCS1, and this in order to elucidate the immunogenic functions of SOCS1 in liver cancer. So far no previous research studied the potentiel of SOCS1 in increasing immunogenicity.

Les thérapies ciblées ont amélioré la survie des patients atteints de mélanome cutané métastatique, toutefois certains patients échappent au traitement. La réponse au traitement met en jeu des paramètres dépendants du patient, de la biologie de la tumeur, et de la survenue de mécanismes de résistance largement étudiés.Le but de ce travail est d’étudier deux marqueurs mesurables en pratique clinique lors du suivi des patients, pour leur potentiel prédictif de réponse aux inhibiteurs de BRAF en monothérapie, l’un biologique et l’autre pharmacologique : la charge allélique mutée (CAM), définie par le rapport muté/total, des oncogènes BRAF et NRAS, et la concentration plasmatique de vemurafenib (CPV).Nous rapportons pour la première fois la prévalence et les mécanismes du déséquilibre allélique des oncogènes BRAF et NRAS, défini par une CAM élevée (>60%) ou faible (≤30%), par opposition à une CAM « hétérozygote » équilibrée (entre 30 et 60%). Des arguments in vitro et in vivo soutiennent l’hypothèse qu’une CAM BRAFV600E >60% puisse être associée à une meilleure réponse aux inhibiteurs de BRAF. La CAM de NRAS ne semble pas être un marqueur pronostique au moment du diagnostic de mélanome, toutefois sa valeur prédictive sur la réponse aux inhibiteurs de MEK sera intéressante à étudier.Nous montrons pour la première fois l’impact du dosage de la CPV lors du suivi des patients traités en monothérapie. Une CPV basse serait prédictive d’une progression ; ainsi, la CPV semble être un marqueur prédictif original de réponse, pour lequel la valeur seuil ainsi que les mécanismes pharmacogénétiques impliqués restent à déterminer. / Targeted therapies have improved survival in patients with metastatic cutaneous melanoma, but some patients escape treatment. Response to treatment involves parameters dependent of the patient, the tumor biology, and the occurrence of resistance mechanisms extensively investigated. The aim of this work is to study two measurable markers in clinical practice in patient monitoring, for their predictive potential of response to BRAF inhibitors monotherapy; the first one is biological and the other one is pharmacological: mutant allele burden (MAB), defined by the ratio mutant/total, of BRAF and NRAS oncogenes, and plasma vemurafenib concentration (PVC).We report for the first time the prevalence and the mechanisms of BRAF and NRAS oncogenic allelic imbalance, defined by a high (>60%) or a low (≤30%) MAB, as opposed to a balanced “heterozygous” MAB (30 to 60%). In vitro experiments and in vivo data support the hypothesis that a BRAFV600E MAB >60% may be associated with a better response to BRAF inhibitors. NRAS MAB does not seem to be a baseline prognostic marker, but its predictive value of response to MEK inhibitors will be interesting to investigate.We demonstrated for the first time the impact of CPV assay during the monitoring of patients treated with monotherapy. A low CPV would be predictive of progression; thus, CPV appears to be an original predictive marker of response, for which the threshold value and the involved pharmacogenetic mechanisms remain to be determined.

La ténascine-C (TNC), protéine de la matrice extracellulaire, favorise la progression tumorale et la métastase par des mécanismes pas totalement élucidés. J’ai utilisé un nouveau modèle de progression tumorale de la glande mammaire basé sur une approche de greffe de cellules tumorales orthotopiques syngéniques et j’ai ainsi identifié la TNC comme un régulateur important de la croissance tumorale. L’expression concomitante de la TNC par les cellules de l’hôte et les cellules tumorales induit une régression de la tumeur en induisant une signature de présentation d’antigène. Cette signature a été corrélée avec une meilleure survie des patientes atteintes de cancer du sein. D’autre part, la TNC exprimée par les cellules tumorales induit également l’expression de CXCL12 au sein de la tumeur, piégeant les lymphocytes CD8+ dans des travées de matrice enrichies avec le CXCL12 lié à la TNC. L’inhibition du récepteur de CXCL12, le CXCR4 provoque une régression tumorale qui s’accompagne d’un afflux important de lymphocytes T CD8+ et d’une augmentation de la mort cellulaire au sein du lit tumorale. La séquestration des lymphocytes T cytotoxiques par la TNC dans les travées de matrice peut avoir une implication importante dans le développement et l’utilisation des nouvelles immunothérapies ciblant l’activité des cellules effectrices du système immunitaire. / The extracellular matrix molecule tenascin-C (TNC) promotes tumor progression and metastasis by poorly understood mechanisms. I used a novel breast progression model based on a syngeneic orthotopic tumor cell grafting approach and identified TNC as an important regulator of tumor growth. I document that TNC promotes the battle between tumor regression and growth, where combined expression of tumor cell- and host-derived TNC induces tumor cell rejection. Tumor cell-derived TNC may elicit regression by induction of an antigen presenting signature (APS) expressed by the host, which correlates with better breast cancer patient survival. Tumor-cell derived TNC also triggers CXCL12 expression, thereby causing trapping of CD8+ T cells in the surrounding TNC matrix tracks. TNC binds CXCL12, and combined TNC/CXCL12 attracts and immobilizes CD8+ T cells. Inhibition of the CXCL12 receptor CXCR4 causes tumor regression that is accompanied by massive infiltration of CD8+ T cells and cell death inside the tumor cell nests. Altogether,TNC-triggered CXCL12 signaling may dampen CD8+ T cell function where physical trapping of CD8+ T cells in the TNC matrix may have implications for immune cell therapies. Our results and new tumor model, offer novel opportunities for preclinical cancer research and cancer patient therapy, by triggering the “good” and blocking the “bad” actions of TNC. In particular, overcoming the immune suppressive action of TNC, through inhibition of CXCR4, could be a useful approach.

Les chimiothérapies conventionnelles anticancéreuses ont été développées dans le but de traiter le cancer par élimination directe et/ou par inhibition de croissance les cellules tumorales en division. Les cellules endothéliales en prolifération à l’origine de la vascularisation intra-tumorale sont également connues pour être sensibles aux effets cytotoxiques des agents anticancéreux. Depuis, de nombreuses études ont montré que certaines thérapies conventionnelles peuvent être exploitées pour leurs capacités anti-angiogéniques (Browder et al. Cancer Research 2000). La stratégie mise en place consiste à suivre des protocoles où la thérapie est administrée à des doses faibles non myéloablatives et plus fréquemment que les thérapies conventionnelles, appelés dosages métronomiques (Hanahan et al. JCI 2000, Gasparini et al. Lancet Oncology 2001). Le cyclophosphamide (CTX) est un agent alkylant communément utilisé en chimiothérapie dans des protocoles à dosage métronomique. Dans les années 1980, 2 études ont montré que le CTX utilisé à dose métronomique pouvait avoir aussi un rôle sur l’immunité en réduisant la fonction suppressive d’une population de lymphocytes T CD4+ dans un modèle expérimental de tumeur (Awwad et al. Cancer Research 1989) et chez des patients atteints de cancer (Berd et al. Cancer Research 1987). Depuis, les connaissances ont progressé et à présent le CTX métronomique est reconnu pour pouvoir limiter l’expansion et les fonctions des lymphocytes T régulateurs (Treg) (Ghiringhelli et al. EJI 2004, Lutsiak et al. Blood 2005) conduisant à une polarisation des cellules T auxiliaires vers un profil Th1 (Matar et al. Eur J cancer 2000 et Cancer Immunol Immunother 2002). Utilisé en association, le CTX métronomique s’avère donc être un outil intéressant dans le traitement anticancéreux (Hermans et al. Cancer Research 2003, Taieb et al. JI 2006). Nos résultats montrent l’importance des lymphocytes T CD4+ sécréteurs d’IL-17 et d’IFNg dans les effets du CTX. / Conventional cancer chemotherapies were developed to target cancer cells either by directly eliminating them or by inhibiting the growth of dividing tumor cells. Proliferating endothelial cells at the origin of intratumoral vascularization are known to be sensitive to the cytotoxic effects of antineoplastic agents. Many studies have shown that some conventional therapies can be exploited for their anti-angiogenic capabilities (Browder et al. Cancer Research 2000). The adopted strategy, called metronomic chemotherapy, consists of administering low doses of drug that do not induce myelosuppression, on a more frequent schedule as compared to conventional therapies (Hanahan et al. JCI 2000, Gasparini et al. Lancet Oncology 2001). Cyclophosphamide (CTX) is an alkylating agent commonly used as a metronomic chemotherapy. In the 1980s, two studies demonstrated that when used at a metronomic dosing, CTX could impact the immune response particularly in reducing the suppressive function of a CD4+ T lymphocyte population in an experimental tumour model (Awwad et al. Cancer Research 1989) and in cancer patients (Berd et al. Cancer Research 1987). Since then, knowledge has evolved and now CTX used as a metronomic or low-dose therapy is administered to limit expansion and functions of regulatory T cells (Treg) (Ghiringhelli et al. EJI 2004, Lutsiak et al. Blood 2005), leading to a helper T cell polarization toward a Th1 profile (Matar et al. Eur J cancer 2000 et Cancer Immunol Immunother 2002). When used in combination, CTX turns out to be a potent drug in the antineoplastic treatments armamentarium (Hermans et al. Cancer Research 2003, Taieb et al. JI 2006). Our results demonstrate the importance of CTX effects on IL-17 and IFNg secreting CD4+ T lymphocytes.

L’Aminopeptidase-N (APN ou CD13) [EC.3.4.11.2] est une ectoenzyme homodimérique de nature glycoprotéique appartenant à la famille M1 des zinc-aminopeptidases. Elle est surexprimée à la surface des cellules endothéliales angiogéniques, ainsi que sur un certain nombre de cellules tumorales. Et il existe une corrélation étroite entre l’élévation de l’expression de l’APN, une activité enzymatique accrue et le pouvoir invasif de nombreux types de cellules tumorales. Des inhibiteurs puissants et sélectifs de l’APN, appartenant à la famille des composés de type amino-benzosubérone, ont été synthétisés au laboratoire. Ces composés ont été testés in vitro et in vivo, et il est apparu qu’ils présentaient une affinité variant du nano au picomolaire. En parallèle à ces essais, un nouveau projet a débuté il y a quelques années au laboratoire, visant à déterminer la structure tridimensionnelle de l’APN humaine. La connaissance de cette structure constitue un enjeu majeur car des co-cristallisations avec ces inhibiteurs permettraient de résoudre le mode de liaison de cette nouvelle famille de composés à l’APN. La difficulté de cette étude réside dans le fait que l’APN est une glycoprotéine membranaire particulièrement difficile à purifier à partir de tissus ; de plus, cette protéine étant ancrée dans la membrane de la cellule, sa cristallisation en est d’autant plus complexe. Plusieurs stratégies de clonage et de surexpression de l’APN humaine ont été envisagées, avec pour objectif final, l’obtention d’une protéine cristallisable, glycosylée ou non. / Aminopeptidase-N (APN or CD13) [EC.3.4.11.2] is a highly glycosylated type II membrane-bound ectoenzyme that belongs to the M1 family of zinc-dependent aminopeptidases. The members of this family have a thermolysin-like catalytic domain with the consensus HEXXH-X18-E zinc-binding sequence and an exopeptidase motif, GXMEN, in the active site. APN/CD13 is a widespread enzyme, located in many tissues, organs and cells, whose multiple functions dependent on its location. It is overexpressed on the endothelial cells of angiogenic, but not normal, vasculature, as well as on numerous tumor cells. As it was demonstrated that APN plays a critical role in tumor cell angiogenesis and metastasis, this protein was identified as a potential target for cancer therapy. In this context, highly potent and selective non-peptidic APN inhibitors, with Ki values ranging from micro to nanomolar, were previously designed and synthesized in the laboratory. In vitro and in vivo efficacy of these novel amino-benzosuberone derivatives was tested. In parallel to these works, a new project was started a few years ago which consists to solve the 3D structure of mammalian APN. Co-crystallizations with amino-benzosuberone derivatives would determine the binding mode of these novel inhibitors. Nevertheless solving the structure of a membrane protein like mammalian APN still remains a challenge. Therefore several cloning and expression strategies for human APN production were developed.

Les syndromes neurologiques paranéoplasiques (SNP) sont des maladies neurologiques rares, associés à une réponse immunitaire efficace contre un cancer sous-jacent exprimant un antigène également exprimé par des cellules du système nerveux central (SNC). Le cancer déclenche alors une réponse auto-immune secondaire qui provoque la destruction des cellules du SNC. Certains travaux récents suggèrent que l'immunité à médiation cellulaire associée à des auto-anticorps reconnaissant des antigènes intracellulaires pourrait jouer un rôle majeur, bien qu'encore mal compris, dans la physiopathologie des SNP. Les exemples de SNP les plus représentatifs sont le syndrome Hu, qui conduit à la perte de diverses populations de neurones du SNC et l'ataxie cérébelleuse subaiguë (PCD en anglais, pour Paraneoplastic Cerebellar Degeneration), caractérisée par la perte sélective des cellules de Purkinje du cervelet. Alors que le syndrome Hu se développe en général chez des patients présentant des tumeurs du poumon à petites cellules qui expriment l'antigène HuD spécifique des neurones, la majorité des patients souffrant de PCD présente un cancer gynécologique qui exprime la protéine CDR2, également exprimée dans les cellules de Purkinje. Afin de mieux cerner la physiopathologie des SNP et de tester l'implication de l'immunité cellulaire, notamment des lymphocytes T, nous avons durant ma thèse développé et analysé deux modèles murins, l'un pour le syndrome Hu et l'autre pour la PCD. Ces modèles reposent sur l'utilisation de souches de souris génétiquement modifiées : la souris CamK-HA, qui exprime l'hémagglutinine (HA) du virus de la grippe dans la plupart de ses neurones du SNC et la souris L7-HA dans laquelle la protéine HA est exprimée exclusivement par les cellules de Purkinje du cervelet. Dans ces souris, une réponse anti-tumorale est provoquée par l'injection de cellules tumorales 4T1 exprimant HA (4T1-HA). Afin le faciliter le suivi des réponses cellulaires contre l'antigène HA, nous avons injecté des lymphocutes T CD4+ et/ou T CD8+ naïfs isolées à partir de souris transgéniques pour des récepteurs de lymphocytes T spécifiques de HA. Nos résultats montrent que seul le transfert in vivo des cellules tumorales 4T1-HA, et non celui des cellules 4T1 témoins, peut conduire à l'activation, la prolifération et la différentiation des deux types de lymphocytes T spécifiques pour l'antigène HA. De plus, nous avons observé que les populations de lymphocytes T CD4+ et CD8+ sont toutes deux requises, non seulement pour une réponse anti-tumorale efficace, mais aussi pour le déclenchement d'une réaction auto-immune collatérale chez la souris CamK-HA. Enfin, nous avons montré qu'il était nécessaire d'injecter en parallèle des anticorps contre le récepteur inhibiteur CTLA-4 chez la souris L7-HA, afin de permettre la migration des lymphocytes T spécifiques de HA dans le cervelet. Chez ces souris L7-HA, nous avons en outre démontré que les lymphocytes T CD8+ cytotoxiques sont les effecteurs principaux de la maladie. Ces nouveaux modèles murins représentent donc des outils précieux pour une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires responsables du développement des SNP. De plus, ils pourraient permettre de tester et de valider de nouvelles approches thérapeutiques visant à bloquer la pénétration dans le SNC d'effecteurs immunitaires potentiellement pathogènes, tout en préservant l'efficacité de la réponse anti-tumorale en périphérie. / Paraneoplastic neurological disorders (PNDs) are rare human autoimmune diseases that mostly affect the central nervous system (CNS). They are triggered by an efficient immune response against a neural self-antigen that is ectopically expressed in neoplastic tumor cells and naturally expressed in CNS cells. Due to this shared antigenic expression, the immune system reacts not only to tumor cells but also to neural cells resulting in neurological damage. Growing data point to a major role of cell-mediated immunity in PNDs associated to autoantibodies against intracellular proteins. However, its precise contribution in the pathogenesis remains unclear. Two illustrative examples of possibly cell-mediated PNDs are the Hu-syndrome, characterized by inflammation and widespread los of neurons, and paraneoplastic cerebellar degeneration (PCD), characterized by the selective loss of Purkinje cells. PCD develops mostly in patients with gynecologic carcinomas that express the Purkinje neuron-specific CDR2 protein whereas most patients with the Hu-syndrome harbor small cell lung cancer expressing the neuron-specific protein HuD. In this context, our study aimed to investigate the impact of anti-tumor cellular immune responses in the development of these PNDs. To this end, we developed two animal models mimicking the Hu-syndrome and PCD. We used a tumor cell line expressing the hemagglutinin (HA) of influenza virus to induce an anti-tumor response in CamK-HA mice, which express HA in CNS neurons and L7-HA mice, which express HA only in cerebellar Purkinje neurons. To promote and track the T cell response against the HA antigen, naïve HA-specific CD8+ and/or CD4+ T cells, originating from TCR-transgenic animals, were transferred into these mice. We demonstrate that HA-expressing tumors, but not control tumors, induce in vivo activation, proliferation and differentiation of naïve HA-specific CD4+ and CD8+ T cells into effector cells. Moreover, the collaboration between these two T cell subsets was needed to control tumor growth and induce CNS inflammation in CamK-HA mice. In L7-HA mice the additional injection of the antibody against the inhibitory receptor CTLA-4 was necessary to allow T cells to enter the cerebellum to cause inflammation and the subsequent destruction of Purkinje neurons. Furthermore, in L7-HA mice we demonstrate that cytotoxic CD8+ T cells are the main effectors driving the disease. Thus, these two new mouse models provide further insights into the cellular mechanisms of PND whereby a potent anti-tumor immunity triggers a cancer-associated autoimmune disease, and may therefore help to develop new therapeutic strategies against PND.

L’immunothérapie basée sur le transfert de lymphocytes T (LT) spécifiques de la tumeur est une approche prometteuse contre le cancer. Pour activer et amplifier de tels LT, principale étape limitante de cette approche, des cellules présentatrices d’antigène artificielles (CPAA) ont été développées au laboratoire. Ces CPAA ont été construites à partir de fibroblastes murins NIH/3T3 transduits à l’aide de vecteurs gammarétroviraux afin d’exprimer les principaux éléments nécessaires à l’activation de LT humains. Ces CPAA nous permettent d’obtenir des LT mémoires souches (TSCM : CD95+CD45RA+CD62L+CCR7+), LT très peu différenciés récemment identifiés chez l’homme. Ces TSCM ont été décrits comme étant du plus grand intérêt pour l’immunothérapie en raison de leur capacité d’auto-renouvellement et de leur faculté à se différencier en LT effecteursefficaces. Pour optimiser l’amplification de TSCM spécifiques, nous avons notamment étudié les effets sur les LT de l’expression de différentes molécules de costimulation par nos CPAA (CD80, CD70 et 4-1BBL). Les protéines MART-1 et MELOE-1, surexprimées dans les mélanomes, ont été utilisées comme antigènes modèles pour ces travaux. Les CPAA CD80+CD70+ et CD80+CD70+4-1BBL+ sont les plus prometteuses pour maintenir le phénotype des TSCM. Une étude exhaustive des CPAA CD80+CD70+ a montré que nous pouvions obtenir un plus grand nombre de TSCM fonctionnels spécifiques de MART-1 et de MELOE-1 de manière reproductible avec ces CPAA. Dans une seconde étude, nous avons pu montrer que les CPAA CD80+CD70+4-1BBL+ permettaient d’obtenir le plus grand nombre de LT spécifiques fonctionnels et très peu différenciés après purification et restimulation de LT spécifiques stimulés une première fois par les CPAA CD80+CD70+. Ces travaux devraient nous permettre, après le développement d’un modèle murin, de proposer de nouvelles stratégies d’immunothérapie basées sur l’obtention grâce à nos CPAA optimisées de LT spécifiques anti-tumoraux capables d’assurer une protection à long terme aux patients. / Immunotherapy based on the transfer of tumor-specific T lymphocytes (TLs) is a promising approach against cancer. To activate and amplify such TLs, main limiting step of this approach, artificial antigen presenting cells (AAPCs) have been developed in the laboratory. These AAPCs have been constructed from NIH/3T3 murine fibroblasts transduced with gammaretroviral vectors to express the principal elements required to activate human TLs. With these AAPCs, we can obtain anti-tumor stem cell memory TLs (TSCM: CD95+CD45RA+CD62L+CCR7+), which are very limitedly differentiated TLs recently identified in humans. These TLs have been recently described as cells of great interest for immunotherapy because of their self-renewal capacity and their ability to differentiate into effective effector TLs. To improve the amplification of specific TSCM, we notably studied the effects on TLs of the expression of different co-stimulatory molecules by our AAPCs (CD80, CD70 and 4-1BBL). MART-1 and MELOE-1, proteins that are overexpressed in melanoma, were used as model antigens in this work. CD80+CD70+ and CD80+CD70+4-1BBL+ AAPCs appear to be the most promising ones for maintaining a TSCM phenotype. An exhaustive study of CD80+CD70+ AAPCs showed that we could reproducibly get greater numbers of MART-1- and MELOE-1-specific functional TSCM with these AAPCs. In another study, we have shown that CD80+CD70+4-1BBL+ AAPCs enabled us to get the greatest number of functional and very limitedly differentiated specific TLs after purification and restimulation of specific TLs stimulated first with CD80+CD70+ AAPCs. This work should allow us, after the development of a murine model, to propose new immunotherapy strategies based on the possibility of obtaining with our optimized AAPCs anti-tumor specific TLs capable of ensuring patient long term protection.

TRPM4, un canal cationique non-sélective activé par le Ca2+ intracellulaire, est un acteur moléculaire important impliqué de la régulation du signal calcique et l’activation des lymphocytes T conventionnels mais son rôle dans la fonction des lymphocytes T régulateurs (Tregs Foxp3+) reste inconnu. Dans un modèle de souris transgéniques dans lequel le gène Trpm4 a été sélectivement invalidé dans la population des Tregs Foxp3+ (souris Foxp3(YFP)Cre+Trpm4flox/flox), nous avons démontré dans différents modèles in vivo d’inflammation aiguë et chronique que TRPM4 contrôle la fonction suppressive et la mort de ces cellules. Dans le modèle de fibrosarcome induit par le méthylcholanthrène (3-MCA) ou implanté (modèle MCA205), dans lequel le rôle des Tregs est documenté, l’absence de fonction de TRPM4 induit une diminution significative de l’incidence et de la croissance tumorale. Dans l’environnent inflammatoire chronique et hypoxique de ces tumeurs, l’expression de TRPM4 protège les Tregs infiltrant la tumeur de la mort cellulaire induit par l’ATP extracellulaire et stimule ainsi le développent et la progression tumorale. L’absence d’expression de TRPM4 dans les Tregs stimule la réponse anti-tumorale médiée par l’IFNg et induit la régression des tumeurs. En conclusion, en inhibant l’entrée de Ca2+ extracellulaire, TRPM4 régule négativement les fonctions suppressives des Tregs et protège ces cellules de la mort cellulaire induite par l’activation. / TRPM4, a Ca2+-activated non-selective cation ion channel is an important regulator of Ca2+ signaling and cell activation in conventional T cells, but its role in Foxp3+ Tregs function remains unknown. Using a model in which Trpm4 gene was selectively invalidated in Foxp3+ Tregs population (Foxp3(YFP)Cre+Trpm4flox/flox mice) we have shown in different in vivo models of acute and chronic inflammation that TRPM4 is an important regulator of Tregs functions and survival. In a model of primary carcinogenesis induced by methylcholantrene (3-MCA) or implanted fibrosarcoma (MCA205 model), in which Tregs role has been documented, lack of TRPM4 expression and function induced significantly decreased incidence and tumor growth. We found that within chronic inflammatory and hypoxic tumor microenvironment, TRPM4 protected Tregs from ATP-induced cell death and therefore promoted tumor initiation and progression. In contrast, TRPM4 deficiency in Tregs favored IFN-g-mediated spontaneous anti-tumor immune response. Thus, through inhibiting Ca2+ influx, TRPM4 acts as a negative modulator of Tregs suppressive functions and protects Tregs from activation-induced cell death.