Avec une incidence de 23 300 nouveaux cas en 2020 (ce qui représente 20% de tous les nouveaux cas de cancer chez l'homme) et de 4200 décès (10% de tous les décès par cancer chez l'homme), le cancer de la prostate est le cancer le plus fréquemment diagnostiqué chez l'homme au Canada. Il s'agit d'un cancer hormono-dépendant, traité depuis plus de 70 ans par thérapie anti-androgénique. Le succès des nouvelles immunothérapies basées sur la réactivation des lymphocytes T dans certaines pathologies cancéreuses (vessie, poumon, peau, etc.) et leur échec retentissant dans d'autres (incluant le cancer de la prostate) poussent la communauté scientifique à explorer l'impact de la composante innée du système immunitaire dans la réponse aux immunothérapies. Les tumeurs évoluent en tant qu'écosystèmes complexes, constitués entre autres de cellules tumorales, stromales et de cellules immunitaires. Longtemps considéré comme une tumeur « froide »,caractérisée par une faible infiltration immunitaire et comme cancer peu immunogènique, une population de cellules d'origine myéloïdes, les macrophages, sont depuis quelques années reconnus pour leur rôle majeur dans cet écosystème. Dans un premier temps ils seraient impliqués dans une séquence inflammatoire qui favoriserait le développement de la tumeur, puis, une fois la tumeur installée, les macrophages associés aux tumeurs (Tumor-associated macrophages – TAM) grâce à leur très grande plasticité, favoriseraient un environnement immunosuppresseur, l'angiogenèse, l'invasion de cellules tumorales et la formation de niche pré-métastatiques tout en supprimant la réponse des lymphocytes T cytotoxiques. On parle alors de rééducation du système immunitaire par la tumeur. De plus, de solides évidences ont montré l'implication des macrophages dans la résistance à la chimiothérapie et à la radiothérapie dans le cancer de la prostate Basé sur ces observations, nous avons, dans un premier temps, étudié la rééducation de macrophages, au départ à vocation anti-tumorale, en TAM dans le microenvironnement du cancer de la prostate. Nous avons ainsi pu montrer par que les TAM qui apportent le plus d'information sur la progression de la maladie semblent localisés en dehors de la tumeur, dans le tissu adjacent d'apparence normale. Nous avons ainsi pu mettre en place un nouveau système de culture ex vivo de biopsies de patients et trouvé que des TAM avec un phénotypemixte M1 (CCR7+) /M2 (CD163+) étaient présents en grande quantité dans les cancers de prostate agressifs. Nous avons finalement recréé artificiellement dans un modèle de co-culture une façon innovante d'obtenir des macrophages avec le même phénotype et observé qu'indépendamment de leur phénotype de polarisation de base (M1 ou M2), les cellules de cancer de la prostate changeaient ces macrophages pour leur donner une fonction identique tout en les empêchant d'être rééduqués en macrophage M1. Le séquençage des différents macrophages subvertis nous a permis de déterminer que la ré-éducation des macrophages M2 vers un M1 en présence de cellules cancéreuses était accompagnée d'un changement dans le réseau de chimiokines transcrites vers un profil de chimiokines qui favorisent le recrutement de neutrophiles et le remodelage tissulaire et osseux. ans un second temps, nous avons utilisé les informations sur la localisation spatiale des TAM pour inclure plus de tissu adjacent d'apparence normale dans notre système de culture ex vivo. Nous avons alors évalué l'impact d'un traitement actuellement utilisé en clinique, l'enzalutamide, sur la composante immune du microenvironnement tumoral, plus précisément sur les macrophages. Nous avons pu déterminer que l'observation seule de marqueurs à la surface des macrophages via une dichotomie positive/négative ne permettait pas de visualiser de changements. À l'inverse, l'utilisation de sous-populations basées sur la forte/faible expression de marqueurs (CD163, CCR7, CD206) nous permettait d'observer un changement dans la composition du type de macrophages associé à une augmentation de points de contrôle immunologique à leur surface (PD-L1, PD-L2 et B7-H3). Une forte proportion de macrophages PD-L1+ était associée à un plus faible volume tumoral et un ratio neutrophiles/lymphocytes plus élevé tandis qu'une forte proportion de macrophages B7-H3+ était associée avec la présence de carcinome intracanalaire de la prostate, une forme agressive du cancer de la prostate. Ce projet nous a aussi permis de mettre en exergue l'importance de l'utilisation de la cytométrie de flux multiparamétrique comme technique de phénotypage de ces macrophages dans des échantillons biologiques mais surtout l'utilité de cibler à l'aide du multimarquage des sous-populations définies par l'expression de biomarqueurs spécifiques afin de mieux caractériser cette composante importante du microenvironement tumoral prostatique. Enfin, ce travail permet de mieux comprendre la plasticité des macrophages dans un contexte de cancer de prostate agressif ainsi que l'ontogénie des macrophages pro-tumoraux recrutés ou subvertis. Il permet d'amener une approche nouvelle sur l'obtention de macrophages pro-tumoraux et leur utilisation comme modèle pour mimer in vitro les TAM. / With an incidence of 23,300 new cases in 2020 (representing 20% of all new cancer cases in humans) and of4,200 deaths (10% of all cancer deaths in humans), prostate cancer is the non-cutaneous cancer most frequently diagnosed in men in Canada. It is a hormone-dependent cancer, treated for over 70 years with anti-androgen therapy. The success of new immunotherapies based on the reactivation of T lymphocytes in certain cancers(bladder, lung, skin, etc.) and their failure of checkpoint immunotherapy in prostate cancers and others have prompted further exploration of the impact of the innate component of the immune system in the response to immunotherapies. Tumors evolve as a complex ecosystem, mainly made up of tumor cells, stromal cells, andimmune cells. Long considered as a "cold" tumor characterized by low immune cell infiltration and poorlyimmunogenic, the role of innate immune cells such as macrophages within the prostate tumor ecosystem remainto be fully defined. Initially, macrophages may be involved in an inflammatory sequence which promotes tumor development. Later, tumor-associated macrophages (TAMs) due to their very high plasticity, may play a role inpromoting an immunosuppressive environment, angiogenesis, tumor cell invasion and pre-metastatic niche formation while suppressing the response of cytotoxic T cells. These activities mediated by TAMS which are effectively re-educated o by the tumor. This is consistent with the association of macrophages and resistance to chemotherapy and radiotherapy in prostate cancer. Based on these observations, first, we studied the re-education of macrophages, particularly thoses which first present with an anti-tumor phenotype within the prostate cancer microenvironment. We show that the TAMs,which coincide most strongly with clinical outcomes are in fact located peripherally to the tumor in the adjacent normal tissue. We developed a novel system for ex vivo culture of patient biopsies and observed in aggressive prostate cancers that TAMs with a mixed M1 (CCR7+) / M2 (CD163+) phenotype were present in larger quantities. We modeled in a co-culture system an innovative way to obtain TAMs with this same phenotype and observed that regardless of their starting polarization phenotype (M1 or M2), prostate cancer cells changed these macrophages to give them an identical function while preventing them from being re-educated as M1macrophage. The sequencing of the different subverted macrophages allowed us to determine that the reeducation of M2 macrophages to M1 in the presence of cancer cells was accompanied by a change in the chemokine network transcribed towards a profile of chemokines that promote the recruitment of neutrophils and tissue and bone remodeling. Second, we used the information on the spatial location of the TAMs to include more adjacent, apparently normaltissue in our ex vivo culture system. We then evaluated the impact of a treatment currently used in the clinic,enzalutamide, on the immune composition of the tumor microenvironment, more specifically on TAMs We were able to determine that the observation of markers on the surface of macrophages alone via a dichotomous classification did not permit identification of any induced changes. However, with macrophage subpopulations based on the high/low expression of markers (CD163, CCR7, CD206), we observed a change in the compositionof the type of macrophages associated with an increase in immune checkpoints on their surface (PD-L1, PD-L2and B7-H3). A high proportion of PD-L1+ macrophages was associated with a lower tumor volume and a highneutrophil to lymphocyte ratio with a high proportion of B7-H3+ macrophages was associated with the presenceof intracanal carcinoma of the prostate, an aggressive form of prostate cancer. This project allowed us to highlight the importance of the use of multiparametric flow cytometry as a technique of phenotyping on these macrophages in biological samples but above all the usefulness of targeting, using multiple markers, subpopulations defined by expression of specific biomarkers in order to better characterizethis important component of the tumor microenvironment. Finally, this work allows us to better understand the plasticity of macrophages in a context of aggressive PCa as well as the ontogeny of recruited or subverted protumoral macrophages. It provides a new approach to obtain human pro-tumoral macrophages and an in vitromodel which mimics TAMs.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LAVAL/oai:corpus.ulaval.ca:20.500.11794/68746 |
| Date | 27 April 2021 |
| Creators | Boibessot, Clovis |
| Contributors | Toren, Paul, Bergeron, Alain |
| Source Sets | Université Laval |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | thèse de doctorat, COAR1_1::Texte::Thèse::Thèse de doctorat |
| Format | 1 ressource en ligne (xvii, 147 pages), application/pdf |
| Rights | http://purl.org/coar/access_right/c_abf2 |
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