L’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques (CSH) est un des seuls traitements curatifs des hémopathies bénignes ou malignes et des déficits immunitaires primitifs. Cependant, les infections notamment virales ainsi que la réaction du greffon contre l’hôte comptent parmi les complications les plus fréquentes des allogreffes associées à une morbidité et une mortalité élevées. Les infections virales surviennent souvent en l’absence de reconstitution immunitaire spécifique dans un contexte d’immunosuppression liée à la GVHD elle-même ou à la prophylaxie ou au traitement de la GVHD. Les traitements médicamenteux anti-viraux préconisés présentent une efficacité inconstante dans ce contexte d’immunodéficience et ne sont pas dénués de toxicité. L’alternative thérapeutique prometteuse est l’immunothérapie adoptive cellulaire notamment celle qui consiste en l’injection de lymphocytes T spécifiques anti-viraux isolés par technique immunomagnétique (VSTs). Cependant, ces lymphocytes T peuvent être la cible des traitements immunosuppresseurs administrés pour la GVHD mais également par eux-mêmes être potentiellement la cause de la survenue ou de la réactivation d’une GVHD. Nous avons montré dans ce travail que l’efficacité des VSTs, qui repose sur leur expansion in vivo lors de la rencontre avec le virus circulant, est principalement permise par les sous-populations lymphocytaires les plus immatures, même si elles ne sont présentes qu’en faible proportion. Nous défendons dans ce travail le fait que l’efficacité des VST ainsi que leur persistance repose prioritairement sur la présence des sous-populations lymphocytaires T les plus immatures et ce quel que soit le degré de compatibilité HLA entre les VSTs et le receveur. De plus, leur sensibilité modérée aux corticoïdes, que nous avons étudiée in vitro, ne justifie pas la modulation de l’immunosuppression lors de l’injection des ADV-VSTs, comme observé in vivo dans le protocole clinique multicentrique de phase I/II que nous avons mené entre 2012 et 2015. En effet, ce protocole clinique ne rapporte aucune GVHD de novo après injection d’ADV-VSTs ; en revanche, la modulation de l’immunosuppression peut potentiellement être incriminée dans la réactivation de GVHD dans les semaines suivant l’injection des ADV-VSTs. La réalisation d’un essai comparatif de phase II permettra de prouver très clairement le rôle des VSTs dans la réactivation de GVHD. / Hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) is one of the only curative treatments for benign or malignant hematological diseases and primary immune deficiencies. However, viral infections and graft-versus-host disease (GVHD) are among the most frequent complications after HSCT associated with high morbidity and mortality. Viral infections often occur in the absence of specific immune reconstitution in the context of immunosuppression related to GVHD itself or to the prophylaxis or treatment of GVHD. The recommended anti-viral drug treatments have an inconsistent efficacy in this context of immunodeficiency and are not devoid of toxicity. The promising therapeutic alternative is adoptive immunotherapy, in particular the infusion of specific anti-viral T lymphocytes isolated by immunomagnetic technique (VSTs). However, these T lymphocytes may be targeted by immunosuppressive treatments administered for GVHD, but also may be the cause of the onset or reactivation of GVHD. We have shown in this work that the efficacy of VSTs, which is based on their in vivo expansion when they encounter the circulating virus, is mainly allowed by the most immature lymphocyte subpopulations, even in a small proportion. We argue in this work that the efficacy of VSTs and their persistence is mainly based on the presence of the most immature T lymphocyte subpopulations and this regardless of the degree of HLA compatibility between the VSTs and the recipient. Moreover, their moderate sensitivity to corticosteroids, which we have studied in vitro, does not justify the modulation of immunosuppression at the time of infusion of ADV-VSTs, as observed in vivo in the multicenter phase I / II clinical trial we conducted between 2012 and 2015. Indeed, this clinical trial does not report any de novo GVHD after ADV-VSTs infusion. On the other hand, modulation of immunosuppression may potentially be incriminated in the reactivation of GVHD within weeks of ADV-VST infusion. A Phase II comparative trial will bring the evidence of efficacy and will clearly determine the role of VSTs in the reactivation of GVHD

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.

Chez les patients, la tumeur développe une immunosuppression qui compromet les capacités des effecteurs de l’immunité à réagir. Longtemps décriée, l’immunothérapie est considérée aujourd’hui comme une thérapie à part entière avec la chirurgie, la chimiothérapie et la radiothérapie. Parmi les premières immunothérapies développées dans les années 1990, l’IL-2 forte dose fut approuvée dans le traitement du mélanome et du cancer du rein métastatiques. Cependant, sa forte toxicité et la faible proportion de patients répondeurs ont limité son usage clinique. Une autre cytokine, l’IL-15, apparaît prometteuse dans le traitement des cancers pour son activité similaire à l’IL-2 sans ses facteurs limitants. Cependant, seule, son activité anti-tumorale n’est pas optimale du fait de sa courte demi-vie ou encore de l’affinité intermédiaire de liaison à son récepteur βγ. Différentes stratégies ont été mises au point pour améliorer l’efficacité de l’IL-15, notamment, sa stabilisation à travers l’association avec sa chaine de haute affinité IL-15Rα. Une molécule de fusion associant de manière covalente la partie sushi+ de l’IL-15Rα avec l’IL-15 humaine a été développée : le RLI. Au cours de cette thèse, nous avons étudié chez la souris, le potentiel thérapeutique de cette molécule dans le traitement des cancers solides. Nous avons ainsi mis en évidence une activité anti-tumorale du RLI et une association synergique avec un anticorps monoclonal anti-PD-1. / In cancer patients the immune system is compromised by the tumor and its microenvironment. In recent decades the role of the immune system in tumor control has been controversial, though today cancer treatments that modulate immunity are a reality. Immunotherapy is a unique therapy adding to pre-existing methods of cancer control: surgery, chemotherapy and radiotherapy. In the 1990’s, high dosing of IL-2 was the first immunotherapy approved by the FDA to treat metastatic melanoma and renal carcinoma, however high toxicities and low responder rates have limited its clinical use. IL-15 is another promising cytokine therapy. The similar properties with IL-2 and differences in terms of toxicities and Treg induction make IL-15 an attractive potential therapy. Nonetheless, the short half-life and intermediate affinity for its receptor βγ compromise its efficacy. Different strategies have been developed to facilitate IL-15 therapeutic bioactivity. IL-15Rα as a chaperon molecule allows stability of IL-15 in vivo. RLI is a fusion molecule that covalently links sushi+IL-15Rα, the binding domain of its high affinity receptor and a recombinant human IL-15. We have studied the therapeutic potential of RLI in mouse tumor models. Our results show anti-tumor activities of RLI and synergistic combination with anti-PD-1, a monoclonal antibody.

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Pour mon travail de thèse Doctorat j'ai rejoint l'hôpital Saint Louis à Paris sous la direction scientifique Dr. Fabien Calvo. L'objectif principal de mon travail de doctorat Es Science était de développer des modèles cellulaires de cancer du sein humain afin d'étudier les effets d'agents anticancéreux. En parallèle, j'ai étudié l'expression des antigènes du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) dans les cellules d'adénocarcinome mammaire humain ainsi que leur modulation par l'IFN-g. J'ai montré que l'induction de l'expression des antigènes du CMH était associée à la résistance à la lyse par les cellules NK et cellules LAK et à l'augmentation de la susceptibilité à la lyse mediée par l'anticorps (Antibody Dependent Cytotoxicity ADCC). Ces travaux ont fait l'objet de plusieurs publications dans des journaux avec comité de sélection (Jabrane-Ferrat 1-6 et de thèse de Doctorat de l'Université Scientifique et Médicale de Grenoble en Juin 1988).<br />Lors de mon travail post-doctoral à l'université de Californie San Francisco, j'ai travaillé sur les aspects moléculaires de la régulation de l'expression des gènes du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (CMHII).<br />Dans une première phase nous avons définit les aspects structuraux des gènes CMHII et leur niveau de méthylation et du compactage de la chromatine. Nous avons montré que MDBP forme un complexe avec la boîte X du DRA et que le complexe MDBP qui est équivalent à l'activité EF-C (protéine qui se lie sur la séquence enhancer du virus du polyome), EP (protéine qui se lie sur la séquence enhancer de l'hépatite B) et MIF (une séquence intronique de c-myc) contient RFX-1 (Zhang, Jabrane-Ferrat et al. 1993).<br />Ensuite, j'ai montré que la boîte pyrimidine tract contenait une séquence GGAAG présente dans les séquences consensus reconnues par la famille de protéines de l'oncogène Ets-1. Ainsi, j'ai démontré le rôle de l'oncogène Ets-1 dans l'expression d'un taux élevé des gènes du CMH II dans les cellules B et les cellules dendritiques. Ce travail a été publié dans MCB (Jabrane-Ferrat et al. 1994).<br />En plus de la séquence TATA, le promoteur HLA-DRA possède une séquence Octamer qui fixe les facteurs Oct1 (expression ubiquitaire) et Oct2 (expression spécifique aux cellules B). Les mutations du site TATA ne semblent pas affecter l'expression du promoteur, alors que toutes mutations du site octamer réduisent l'expression du promoteur. Nous avons substitué la séquence Octamer-TATA par la boîteTATA de l'adénovirus E1b et montré que cette mutation par substitution enlève la dépendance du site octamer. Nous avons également montré que la boîteTATA de E1b fixe le facteur TBP, tandis que celle du promoteur DRA ne le fixe pas. Cela nous a permis de conclure qu'au niveau du promoteur HLA-DRA, la boîteTATA n'est pas fonctionnelle et que la séquence Octamer joue un rôle dans le recrutement du TBP à la machinerie de transcription basale (TBP, Pol II et TAFs) (Voliva, Jabrane-Ferrat and Peterlin 1995).<br />Après clonage du facteur OCA-B, activateur spécifique des cellules B qui interagit de façon équivalente avec les protéines Oct-1 et Oct-2 liée au site octamer, nous avons décrit la première interaction entre deux co-activateurs tissu-spécifiques: CIITA et OCA-B. Nous avons montré que le CIITA et OCA-B interagissent directement et agissent de facon synergique au niveau du promoteur HLA-DRA. Nos résultats suggèrent qu'au niveau des promoteurs de classe II le CIITA permet de recruter un second activateur OCA-B ceci permet d'exposer deux surfaces d'activation pour une interaction avec les TAFs (TBP associated factors [12]) et la machinerie de transcription de base. Ou encore que OCA-B via son interaction avec TBP et d'autres TAFs créerait un complexe qui fixerait le CIITA avec une plus grande affinité et activerait la transcription avec une plus grande éfficacité. La formation d'un complexe multiprotéique entre les protéines régulatrices et le complexe de préinitiation serait responsable de l'expression des gènes de classe II et probablement d'autres gènes impliqués dans la réponse immunitaire. L'absence de l'expression d'OCA-B dans les cellules traitées par l'IFN-g pourrait-être responsable en partie du faible niveau d'expression des gènes de classe II dans les cellules présentatrices d'antigènes et dans les cellules somatiques (Fontes, Jabrane-Ferrat et al. 1996).<br />Des observations préliminaires nous ont permis de postuler que la boîte S est une duplication ancestrale de la boîteX. Dont le but de confirmer ce postulat, j'ai montré que la délétion de la boîte S est nécessaire à l'expression du promoteur DRA dans les cellules B et que les promoteurs du CMHII sont soumis à des contraintes spaciales très rigides. L'espace entre les boîtes S et X ne peut pas être modifié. De plus nous travaux nous permis de suggérer que non seulement les séquences X et S fixent la même protéine mais en plus il existe des interactions entre les protéines se fixant au niveau de la boîte X et au niveau de de la boîte S (Jabrane-Ferrat et al. 1996).<br />Pour confirmer que le rôle de la boîte S in vivo et déterminer son importance dans la régulation de l'expression des gènes CMHII, nous avons montré que RFX1 peut lier la séquence X en l'absence des autres séquences promotrices. La présence de la boîte Y permet de favoriser et d'augmenter la fixation de RFX5 par rapport à celle de RFX1. La boîte S quand à elle, elle augmente la fixation de RFX1 et de RFX5. Nos résultats ont suggéré que les boîtes S et Y permettent de sélectionner spécifiquement RFX5 (Fontes, Jabrane-Ferrat et al. 1996 et 1997). <br />L'ensemble des travaux résumés ici sont repris en détail dans ce mémoire d'habilitation à diriger des recherches.<br /><br /><br /><br /><br /><br /> <br /><br /><br />EXPOSE DES TRAVAUX DE RECHERCHE<br /><br />I. INTRODUCTION<br /><br />Les gènes du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (CMHII) ainsi que ceux nécessaires à la dégradation et à la présentation de l'antigène sont régulés de manière coordonnée dans les cellules. Leurs promoteurs contiennent des séquences régulatrices en cis (CUS) qui lient les complexes protéiques composés du facteur régulateur X (RFX) et le facteur nucléaire Y (NFY) (Reith et al. 2000, revue). Ces facteurs sont non seulement recrutés au niveau du promoteur de manière coopérative mais ils forment également une plateforme capable de recruter le trans-activateur du CMHII (CIITA). Le recrutement de CIITA permet ainsi l'initiation et l'élongation de la transcription des gènes du CMHII localisés sur le bras court du chromosome 6 (Fontes et al. 1999, Kanazawa et al. 2000). Notre compréhension, de ce système de régulation, a été favorisée par des analyses génétiques et biochimiques du syndrome du lymphocyte nu (BLS) (Gricelli et al. 1989, Lisowska-Gropierre et al. 1994) dont les patients ont été répértoriés en différents groupes de complémentation. Les mutations responsables de cette immunodéficience, ont été identifiées pour quatres groupes de complémentation et affectent les trois sous-unités de RFX (Steimle et al. 1995, Masternak et al. 1998, Nagarajan et al. 1999) ainsi que le CIITA (Steimle et al. 1993). Dans le dernier groupe (5eme) de BLS, seuls les promoteurs en direction du télomère sont transcrits et par conséquent ils se traduisent par l'absence d'expression de certains isotypes du CMHII. La transcription des gènes impliqués dans la dégradation et la présentation de l'antigène par les déterminants du CMHII est une nécessite absolue pour une immunité adaptative. L'équipe que je souhaite créer aura pour but de pousuivre la dissection des mécanismes moléculaires qui permettent les interactions ADN-protéines et protéine-protéine au niveau du promoteur, leurs fonctions, la régulation du CIITA et sa capacité à coordonner différentes activités de l'ARN polymerase II (ARNPII), recréer ce complexe de régulation dans un système de transcription in vitro. Notre but à long terme est d'utiliser les connaissances que nous allons acquérir pour l'obtention d'un vaccin anti-tumoral.

L’immunothérapie tumorale à médiation cellulaire est un traitement qui utilise le système immunitaire des patients afin d’induire une réponse des lymphocytes T CD8+ (T CD8+) contre la tumeur. Cette réponse est produite suite à la reconnaissance des antigènes par les T CD8+. Ces cibles sont appelées antigènes tumoraux (TAA) et définies comme des protéines exprimées par les cellules cancéreuses mais absentes des tissus normaux. Par une approche bio-informatique, notre laboratoire a identifié Dickkopf-1 (DKK1), une protéine inhibitrice de la voie de Wnt, comme un TAA potentiel. Une immunothérapie à médiation cellulaire efficace requiert l’identification de TAA candidats pertinents. Le traitement de patients par immunothérapie pourrait également être améliorées par l’augmentation de la puissance d’action anti-tumorale ainsi que la persistante des T CD8+ spécifiques aux TAA. Ce projet de doctorat se divise en deux parties : 1- La caractérisation de l’expression de DKK1 dans les cancers communs et la détermination de son immunogénicité afin de valider sa candidature comme TAA. 2- La reprogrammation des T CD8+, de patients atteints d’un cancer commun, vers un phénotype moins différentié afin d’augmenter leur potentiel anti-tumoral et leur persistance. Dans le premier objectif, nous avons caractérisé l’expression de DKK1 dans le cancer du sein et dans d’autres cancers communs. Le profil d’expression de DKK1 a été étudié par RT-PCR et par ELISA dans plusieurs lignées cellulaires de cancer et dans les tissus normaux. L’expression de DKK1 a aussi été étudiée dans des échantillons cliniques provenant de cancers du sein, du poumon et du rein. Trente pourcents (30%) des tumeurs provenant d’un cancer du sein exprimaient DKK1. La moitié des tumeurs DKK1(+) était triple négative, donc pas de récepteurs d’œstrogène et de progestérone et était Her-2/neu(-) (ces patientes ont des possibilités de traitements très restreintes). De plus, 50% des échantillons cliniques de tumeurs du poumon et 30% des tumeurs de rein exprimaient DKK1. Les observations effectuées dans le cancer du poumon ont été, par la suite, corroborées par d'autres groupes qui ont montré une corrélation entre l'expression de DKK1 et un mauvais pronostic. Après avoir confirmée l’expression de DKK1 dans les cancers communs, justifiant ainsi sa candidature comme TAA, nous avons évalué l’immunogénicité de DKK1. Pour ce faire, nous avons effectué des stimulations in vitro de cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) de patient(e)s atteint(e)s d’un cancer du sein ou du poumon avec des peptides dérivés de DKK1 pouvant être présentés par les complexes majeurs d’histocompatibilité (CMH) HLA-A*0201. Des clones de T CD8+ reconnaissant un peptide de DKK1 ont été identifiés et isolés. Par essai multiplex et cytométrie de flux intracellulaire, la polyfonctionnalité d’un ces clones T CD8+ spécifiques à DKK1 a été étudiée et a révélée un profil effecteur, renforçant ainsi la candidature de DKK1 comme TAA. Dans l’ensemble, les résultats obtenus dans cette première partie de thèse suggèrent une possible utilisation de DKK1 en immunothérapie contre les cancers communs, attribuable à son expression dans ces cancers et la possibilité de faire proliférer des T CD8+ effecteurs spécifiques à DKK1 à partir de sang de patients. Dans la seconde partie de cette thèse, je décrirai la manipulation in vitro des T CD8+ de patients atteints d’un cancer commun, afin d’augmenter la force et la durée de leurs fonctions anti-tumorales. Il a été démontré que des lymphocytes moins différentiés sont capables d’une réponse immunologique plus efficace et durable. Nous avons basé ce projet sur l’utilisation d’un inhibiteur pharmacologique de la GSK-3, pour activer de la voie de Wnt chez les T CD8+ et ainsi leur conférer un phénotype moins différentié, partageant des caractéristiques de la cellule naïve et de la cellule mémoire. Des cultures de T CD8+, spécifiques à des antigènes viraux, en présence de l’inhibiteur ont permis d’augmenter la sécrétion d’interféron (IFN)- et leur activité cytotoxique. Ces résultats indiquent un effet de l’activation de la voie de Wnt sur la fonction des T CD8+. Ces observations sont rapportées pour la première fois chez les T CD8+ humains et suggèrent une nouvelle stratégie, applicables à l’immunothérapie du cancer, afin de prolonger la persistance des cellules ainsi que leur activité anti-tumorale. En conclusion, ces travaux de recherche ont mené à la réalisation d’une étape très importante dans la validation de la candidature de DKK1 comme TAA pour les cancers communs, soit la démonstration de son expression dans ces cancers et son absence dans les tissus normaux dérivés d’organes importants. Ces travaux ont également mené à la démonstration de l’immunogénicité de DKK1, par l’identification d’un peptide de DKK1 reconnu par les T CD8+. De plus, l’étude de la polyfonctionnalité des T CD8+ spécifiques à DKK1 a révélée un profil effecteur favorable pour l’obtention d’une réponse anti-tumorale efficace. Ces découvertes pourraient servir à l’élaboration d’une stratégie d’immunothérapie à médiation cellulaire pour les cancers communs. Pour sa part, l’étude phénotypique et fonctionnelle de la modulation de la voie de Wnt dans les T CD8+ a donné lieu à l’observation d’un phénotype encore jamais rapporté chez l’humain, conférant aux T CD8+ un aspect moins différentié avec des caractéristiques propre à un phénotype mémoire. Ces résultats sont pertinents dans l’amélioration de l’immunothérapie du cancer, passant par l’augmentation de la persistance des lymphocytes. En résumé, les résultats présentés dans cette thèse de doctorat fournissent des évidences indéniables quant à la validation de DKK1 comme TAA pour une immunothérapie à médiation cellulaire des cancers communs. Ces résultats fournissent également des preuves quant à la pertinence de la reprogrammation des T CD8+ par l’activation de la voie de la voie de Wnt, afin de générer des lymphocytes médiateurs plus efficaces pour ce type de thérapie. / Cell-mediated cancer immunotherapy is based on the priming of the patient’s CD8+ T lymphocytes (CD8+ T cells) to mediate an immune response directed against the tumour. This anti-tumour response is antigen-specific and directed against tumour associated antigens (TAA), which are defined as proteins expressed principally by cancer cells and absent from non-malignant tissues. By utilizing a bio-informatic approach, we identified the gene DKK1, a Wnt pathway inhibitor, as a potential TAA. This was an important novel finding as the identification of a new TAA is one of the key elements to enhance cell-mediated cancer immunotherapy. Furthermore, patient treatment options may also be improved through the amplification of the force and duration of the anti-tumour immune response mediated by TAA specific T cells. This thesis is divided in two parts: 1- The characterization of DKK1 expression and immunogenicity in common cancers as validation of TAA candidate. 2- The reprogrammation of CD8+ T cells from patient with common cancers to restore a less-differentiated phenotype in an attempt to improve their anti-tumour response. We first characterized DKK1 expression in breast cancer and other common cancers. In order to prove its specificity to malignant tissues, the DKK1 expression profile was initially established by RT-PCR and ELISA assay using cancer cell lines and in RNA panels from normal tissues. DKK1 expression was also described using clinical samples from breast, lung and kidney cancers. We found that 30% of breast cancer clinical samples were positive for DKK1 expression. Interestingly, half of the triple negative breast cancer tumours (negative for the expression of progesterone and estrogen receptors and Her-2/neu) were DKK1 (+). Moreover, 50% of the lung cancer and 30% of the kidney cancer clinical samples were also DKK1 (+). These results have been corroborated by other groups who recently reported similar observations in lung cancer with a correlation with poor prognosis. After confirming that the DKK1 gene expression profile in common cancer qualifies DKK1 as a relevant TAA, we then explored its immunogenicity. To do so, we performed in vitro stimulations of peripheral blood mononuclear cells (PBMC) from lung and breast cancer patients with DKK1-derived synthetic peptides, which were selected for their capacity to be presented by the major histocompatibility complex (MHC) HLA-A*0201. With this method, we identified and isolated CD8+ T cell clones with a specificity unique for one DKK1 peptide. Cytokine secretion profile of anti-DKK1 T cells was established by cytokine mutiplex assay and flow cytometry. This study revealed that DKK1-specitfic CD8+ T cells had an effector profile with polyfunctionality proprieties, thereby reinforcing DKK1 as a TAA candidate. Altogether, the results obtained in this first part of this thesis suggest the possible use of DKK1 in common cancer immunotherapy as it is principally expressed by malignant tissues and can generate the activation of effector CD8+ T cells. In the second part of this thesis, I will describe in vitro manipulations of patients’ CD8+ T cells in the goal of augmenting their longevity and the strength of the anti-tumour response. Previous research revealed that a less-differentiated phenotype correlated with an augmented capacity of persistence and the intensity of the T cell response. For this project, we generated less-differentiated CD8+ T cells by activating the Wnt pathway with a pharmalogical inhibitor of GSK-3. These less-differentiated T cells shared a phenotype of both naive and memory T cells. As for their immune functions, viral antigen specific CD8+ T cells cultured with the inhibtitor showed an elevation in interferon (IFN)-γ production and cytotoxic activity. This represent the first report of such observations in humans CD8+ T cells and suggest a new stategy to prolonge the persistence of T cells in a cancer immunotherapy setting. In conclusion, this work has strongly contributed to the validation of DKK1 as a TAA for common cancers, as it is expressed in malignant tissues and relatively absent in form normal tissues. It demonstrated the immunogenicity of DKK1 with the identification of a DKK1 peptide recognized by CD8+ T cells. Moreover, these DKK1-specific CD8+ T cells appear to be polyfunctional with an effector profil, which is favorable to mount a potent anti-tumour response. These findings could serve in novel strategies to be exploited in cell-mediated immunotherapy against common cancers. Furthermore, the phenotypic and functional study of the Wnt pathway activation resulting in a less-differentiated CD8+ T cells, generated observations that had never been reported in humans. These findings are relevant for cancer immunotherapy because they could help generate less-differentiated cells with augmented persistance and anti-tumorale capacities. Altogether, the results presented in this doctoral thesis provide significant evidence that DKK1 may serve as a TAA in cell-mediated immunotherapy for patients affected by common cancers and that reprogramming of CD8+ T cells through activation of the Wnt pathway could generate more effective mediator for this type of treatment.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les maladies allergiques sont de plus en plus fréquentent. Elles atteignent souvent l'enfant jeune chez qui l'allergie respiratoire et l'allergie alimentaire sont les principales pathologies. L'unique traitement curatif est l'immunothérapie spécifique d'antigène (ITA), largement développée dans l'allergie respiratoire et encore à ses débuts dans l'allergie alimentaire. Pour adapter au mieux la prise en charge du patient, le diagnostic précis de l'allergie est indispensable et il n'existe actuellement pas d'examen biologique totalement fiable. Seul, la présence d'IgE spécifiques permet de diagnostiquer une sensibilisation à un allergène mais pas une allergie cliniquement symptomatique. Dans une première partie, nous avons étudié l'intérêt d'un test fonctionnel, l'ELISpot (Enzyme-linked immunosorbent spot), dans le diagnostic de l'allergie aux acariens chez l'enfant asthmatique. Le nombre de lymphocytes T circulants spécifiques d'acariens sécréteur d'interleukine (IL)-4 ou d'IL-13 était associé à la présence d'une allergie symptomatique, indépendamment des IgE spécifiques. Il était plus élevé dans le cas d'une rhinite allergique sévère et plus faible dans le cas d'une rhinite allergique légère. De plus, il variait au cours de l'année en fonction des saisons avec un pic en automne et un pic en début de printemps. Dans une deuxième partie, nous avons étudié l'intérêt de l'ELISpot dans le diagnostic de l'allergie au lait de vache chez l'enfant, confirmée par un test de provocation orale en double aveugle. Nous avons décrit que le nombre de lymphocytes T spécifiques de la caséine et sécréteurs d'IL-4 et d'IL-13 était associé à l'allergie au lait de vache avec une sensibilité de 100%. Par ailleurs, le nombre de lymphocytes T spécifiques de la caséine était également associé à la dose maximale de lait tolérée par l'enfant.Enfin, dans une troisième partie, nous avons étudié la réponse lymphocytaire T au cours d'une ITA sub-linguale (SLIT) d'une part et sous-cutanée (SCIT) d'autre part, chez des enfants asthmatiques allergiques aux acariens suivis pendant une année. Nous avons décrit une diminution des lymphocytes Th2 (sécréteurs d'IL-4 et IL-13) spécifiques d'acariens après 12 mois de SLIT associée à une augmentation des cellules sécrétrices d'IL-10 (Tr1) spécifiques d'acariens après 6 mois de SLIT. De plus, les lymphocytes T régulateurs (CD4+CD25hiCD127loFoxp3+) étaient augmentés après 12 mois de SCIT. Nous n'avons pas retrouvé de production accrue d'interféron γ (IFNγ) par les lymphocytes T spécifiques d'acariens au cours de la désensibilisation.Au total, ce travail nous a permis de décrire qu'un test fonctionnel, l'ELISpot, permet de réaliser un diagnostic fiable de l'allergie aux acariens et de l'allergie au lait de vache chez l'enfant. Par ailleurs, l'ITA induit une diminution des cellules Th2 et une augmentation des cellules Tr1 par voie sub-linguale ainsi qu'une augmentation des Treg Foxp3+ par voie sous-cutanée sans immunodéviation Th2/Th1, chez l'enfant allergique aux acariens.

La photochimiothérapie extracorporelle (PCE) est une immunothérapie autologue, basée sur la réinjection de cellules photochimiquement modifiées. La PCE a démontré son efficacité dans le traitement des formes avancées du CTCL, dans la GvHD ainsi que dans d’autres pathologies médiées par la présence de lymphocytes T pathogènes (rejets de greffes d’organes, pathologies auto-immunes), sans provoquer d’immunossupression généralisée. Bien qu’utilisée depuis de nombreuses années, les mécanismes d’action de la PCE restent peu connus. L’objectif de ma thèse était de les étudier et de mettre en place un modèle chez la souris pour permettre une optimisation des protocoles cliniques. Deux hypothèses ont été testées pour expliquer l’efficacité de la PCE : la mort « tolérogène » où l’effet obtenu serait lié à la génération de lymphocytes T régulateurs et la mort « immunogène » où l’effet pourrait s’expliquer par la génération de lymphocytes T cytotoxiques.L’utilisation de cellules mononucléées humaines obtenues chez des donneurs sains nous a permis de générer des lymphocytes T alloréactifs activés et de montrer que les lymphocytes T traités PUVA émettaient une partie des molécules dites de danger (DAMPs), décrites comme immunogènes, telles que la Calréticuline ou encore le HMGB1. Ces cellules sont phagocytées par les macrophages et les moDCs, mais ne sont pas capables d’induire leur maturation, ce qui n’engendre donc pas de stimulation du système immunitaire.L’utilisation d’un modèle murin de polyarthrite rhumatoïde (CIA) nous a permis de montrer l’efficacité de la PCE dans le traitement de cette pathologie. De plus, nos résultats montrent que l’efficacité du traitement repose sur la présence de lymphocytes T issus de souris « arthritique » dans l’échantillon traité.En conclusion, les mécanismes d’action de la PCE ne semblent pas être associés au concept de mort immunogène. Le modèle de polyarthrite rhumatoïde induite par le collagène chez la souris permettra de poursuivre l’étude des mécanismes d’action et d’optimisation de la PCE. / Extracorporeal photopheresis (ECP) is an autologous immunotherapy based on the reinfusion of photochemical modified mononuclear cells. ECP efficacy is demonstrated in treatment of CTCL, in GvHD and in others T-cell mediated diseases (organ transplant rejection and auto-immune diseases). ECP does not generate generalized immunosuppression. Although it has been used for years, mechanisms of action of ECP are not totally understood. The objective of my thesis was to study these mechanisms of action and set up a murine model to allow an optimization of the clinical protocols. Two hypotheses have been tested to explain the effectiveness of ECP: “Tolerogenic” cell death where the effect would be related to the generation of regulatory T lymphocytes and "immunogenic" death where the effect could be explained by the generation of cytotoxic T lymphocytes.The use of human mononuclear cells obtained from healthy donors enabled us to generate activated alloreactive T cells and to show that the PUVA-treated T-cells emitted a part of the danger molecules (DAMPs), described as immunogenic, such as Calreticulin or HMGB1. These cells are phagocytosed by macrophages and moDCs but do not induce their maturation, which does not therefore generate any stimulation of the immune system.The use of a murine model of rheumatoid arthritis (CIA) allowed us to show the effectiveness of PCE in the treatment of this pathology. Moreover, our results show that the effectiveness of the treatment is based on the presence of T lymphocytes derived from "arthritic" mice in the treated sample.In conclusion, the mechanisms of action of PCE do not seem to be associated with the concept of immunogenic death. The model of collagen-induced rheumatoid arthritis in mice will allow further study of the mechanisms of action and optimization of PCE.

The failure of the immune system to provide efficient protection against tumour cells has been considered as a major issue in immunology. It is now well established that inadequate function of the host immune system is one of the main mechanisms by which tumours escape from immune control contributing to the limited success of cancer immunotherapy. Several cell populations have been described which display immunosuppressive properties and may impede tumor-specific immunity. Among them, GR1+CD11b+ immature myeloid suppressor cells and CD4+CD25+ regulatory T cells seem to play an important role. These cells accumulate in the spleens of tumour bearing mice and patients with cancer and contribute to immunosuppression by inhibiting the function of CD8+ T cells and/or by promoting tumour angiogenesis.<p><p>The aim of our work was to define the mechanisms by which a single dose of cyclophosphamide (CTX), a chemical agent commonly used in chemotherapy treatment, induces the rejection of established P815 mastocytoma. <p><p>Our data show that CTX treatment leads to the selective loss of GR1medCD11b+ splenic myeloid cell producing TGF-â, a cytokine which is known to suppress antitumoral response. Furthermore, injection of CTX causes a decrease in the number of naturally occurring regulatory T cells (CD4+CD25+Foxp3+) in the spleen and the tumor. Finally, CTX treatment induces the differentiation of GR1highCD11b+ splenic myeloid cells into mature GR1highCD11b+CD11c+ (possibly dendritic cells?) which express high levels of CD11c, MHC class II and CD86 molecules. Of note, these cells are mainly detected in tumour necrosis areas. <p><p>Collectively, these results suggest that CTX prevents suppressive mechanisms and induces a population of CD11c+ myeloid cells which may present tumor antigens and activate T lymphocytes, an hypothesis in line with the requirement for CD4+ cells in CTX-induced long term resistance. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished