9-Immunité antitumorale

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1 Immunité antitumorale Immunologie 4 ème année Octobre 2012 Sylvie Chollet-Martin PLAN I – Introduction II – Les antigènes tumoraux 1. Méthodes de caractérisation des Ag tumoraux 2. Ag identifiés chez l ’homme III – Mécanismes de cytotoxicité antitumorale Cytotoxicité à médiation cellulaire Cytotoxicité dépendante des Ac IV - Mécanismes d ’échappement V – Immunothérapie antitumorale

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Immunité antitumorale

Immunologie

4ème année

Octobre 2012

Sylvie Chollet-Martin

PLAN

I – Introduction

II – Les antigènes tumoraux1. Méthodes de caractérisation des Ag tumoraux2. Ag identifiés chez l ’homme

III – Mécanismes de cytotoxicité antitumoraleCytotoxicité à médiation cellulaireCytotoxicité dépendante des Ac

IV - Mécanismes d ’échappement

V – Immunothérapie antitumorale

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I – Introduction

. Croissance incontrôlée d’un clone de cellules ass ociée à des anomaliesacquises dans le génome :

- activation d’ oncogènes normaux induisant la prolifération : kinases, f de transcription (c-myc, c-fos), R de f de croissance

- répression d’ antioncogènes régulateurs de la prolifération (p53)

. Ag de surface des tumeurs induisent une RI de « re jet »- historique : régression tumorale en période infect ieuse, rôle TNF αααα- réponse T et NK cytotoxiques essentiellement- existence d ’une mémoire

. Nombreux mécanismes d’échappement à la RI qui dev ient inefficace

. Axe prioritaire de recherche : augmenter la RI cy totoxique antitumorale. Immunothérapie. Thérapie cellulaire

stimuler in vivo la RI grâce à des CPAinjecter des cellules pré-stimulées in vitro, etc…

II – Les antigènes tumoraux

1. Méthodes de caractérisation des Ag tumoraux

. Peu immunogènes caractérisation fiable difficile

. Mise en évidence à partir des LyT cytotoxiques (CT L) : Boon 1992

Lymphocytes sang

Cellules de mélanome

Co-cultureavec IL-2

Prolifération etdifférentiationen CTL

Clonage

Différents clones de CTL anti-tumoraux

+ cellules tumorales du mélanome initial

Sélection de sous-populations tumoraleset comparaison des génomes

identification des gènesMAGE (melanoma Ag)

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. Approche biochimique : purification par HPLC des peptides élués à partir des molécules du CMH I à la surface des ce llules tumorales; test des peptides sur des CTL; séquençage, clonage et production sous forme synthétique.

. Approche sérologique : purification des Ac des sérums de patients; test des Ac sur des protéines issues de banques d’A DN provenant de nombreuses tumeurs. Plus récente.

2 . Antigènes tumoraux identifiés chez l’homme Liste longue; MAGE les premiers décrits

Ag spécifiques de cellules tumorales Spécifiques ou non d’un type de tumeurPrésents dans le génome normal, non exprimés

. MAGE : plusieurs types, caractérisés dans le mélanome, m aisexprimés dans de nombreuses tumeurs; présents aussi dans testicules et placenta normaux (sans CMH)

. RAGE : carcinome du rein (et rétine normale, sans CMH)

. BAGE : carcinome de la vessie

. GAGE : carcinome gastrique;

. MUC1 : défaut de glycosylation de la mucine; tumeur mamm aireovaire, pancréas; clivée en Ca15.3 circulante, marq ueur du cancerdu sein. HER-2/neu : proto-oncogène surexprimé dans le cancer du seinet de l’ovaire. Mutations sur des protéines ubiquitaires : ras (p21ras), p53, ββββ caténine, Cdk4, CASP8 : prolifération ou apoptose. Virus : EBV, VHB, papillomavirus ; intégration dans la cel cancer

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Ag associés aux cellules tumoralesSurexpression d’Ag normaux dans les tissus cancéreu x

. tyrosinase

. Ag MART-1/MelanA mélanocytes

. Ag gp100

. Ag carcinoembryonnaire : épithélium colon

. Ag prostatique ( PSA)

. Ag rénal RU2A

Certains Ag = cibles de l’immunothérapie vaccinale

Présence de CTL spécifiques : . circulation sang uine. infiltrant les tumeurs (TIL)

III – Mécanismes de cytotoxicité antitumorale

. Mécanismes classiques (cf cours de 3 ème année)- induction de RI : importance de CPA professionnell es (CD)- phases effectrices

. Nécessité d’une destruction totale de la cible

Cellules cytotoxiques directes : Ly T CD8 (CTL) : exocytose des granules LyT CD4 : voie de Fas et du TNF-RNK NKT

Cellules cytotoxiques via les Ac :NKMacrophagesPolynucléaires

mécanismes « idéaux » MAIS réponse inefficace

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Cellule tumorale

CMH I

CMH II

LyT CD8

LyT CD4

CPA(CD)

1 . libération d’Agtumoraux

BCR

2 . présentation de l’Agpar les CPA et les LyBaux LyT

TCR

3 . activation des LyT CD4 et CD8

4 . coopération T / B etproduction d’Ac ADCC

LyB

5 . cytotoxicité T-dépendante

NK

Cytotoxiciténaturelle

6. création de LyT mémoire

INDUCTION DE LA RI

Destruction de la cellule tumorale par le LyT CD8 c ytotoxique

CD8CMH I

ICAM ββββ2 intégrine

. . . .. . .. . .

...…. .…

. .. ...

. .

... ..

Apoptose de la cellule tumoraleRecyclage du LyT cytotoxiquevers une autre cellule tumorale

formation du conjuguéréorganisation du cytosqueletteexocytose

Cellule tumorale LyTCD8

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FADD

caspase initiatrice

Voie de l’exocytose des granules

Granzyme

Activation des Caspases et Apoptose

Pore de Perforine

Voie de FAS

Polymérisation Ca2+-dépendante

Perforine

Granzyme

FAS-Ligand

FAS

LyT cytotoxique

Cellule tumorale

Destruction de la cellule tumorale par les Ly T cyt otoxiques CD8+ et par les LyTCD4+ : voie de Fas ( CD95) et de TNF-R

Prédominant chez CD4+ dépourvus de granules de perf orine / granzyme

. Liaison des unités de Fas trimérique avec le Fas- L

. Liaison du TNF-R avec le TNF

Signal d’activationde l’apoptose viales domaines de mort

CMH II

CD4TCR

TNFTNF-R

Fas Fas-L

Cellule tumorale Lymphocyte T

Apoptose de la cellule tumorale

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Propriétés effectrices des cellules NK

. Mécanisme proche des LyT cytotoxiques : . granules de perforines et granzymes. apoptose

MAIS : . granules constitutives. pas de restriction au CMH. pas de cellules mémoires. la rencontre entre la cellule NK et la cellule tu morale se faitgrâce au CD16

Cytotoxicité médiée par les Ac : ADCC

Cellule tumorale NK

Ig

Ag CD16 = RFcγγγγIII

. . .. . . .. .. .. .. .. .

. .. . . .. .

Cellule tumorale apoptotique

Neutrophile

Eosinophile

Cellule NK

Antigène tumoral de surface

Anticorps lié au récepteur du Fc

Cellule tumorale

TNFαααα

Perforine/Granzyme

Enzymes lytiques

Enzymes lytiques

Macrophage

TNFαααα

Enzymes lytiques

ADCC : plusieurs cellulesplusieurs médiateurs

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Les cellules NKTCaractéristiques phénotypiques et fonctionnelles de s NK et des LyT

TCR Vαααα24 / CD3

KAR

KIR

Ag glycolipidique

CD1

forte production de cytokinesvariable selon le stimulant :. Th2 (IL-4). Th1 (IFNγγγγ)

Cellule tumorale

Cellule NKT

Contact entre les cellules dendritiques exprimant les Ag tumoraux et les LyT (synapse)

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Ingestion de cellules tumorales par une cellule den dritique

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Mise en évidence d’une nouvelle population cellulaire i mpliquéedans la surveillance anti-tumorale : NKDC

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Réponse immunitaire anti-tumorale, Mocellin et al, Gastroenterolgy 2005

Réponse immunitaire antitumorale Gabrilovich Nature Rev Immunol, 2004

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IV - Mécanismes d ’échappement

- Reconnaissance des cellules tumorales par le SI- Présence de cellules effectrices spécifiques et no n spécifiques intra-tumorales

Mauvaise élimination par le SI

Co-existence de nombreux mécanismes d’échappement d es tumeurs :

1) Mauvaise induction de la réponse immunitaire

2) Résistance des cellules tumorales aux cellule ef fectrices du système immunitaire

pourtant

1) Mauvaise induction de la réponse immunitaire

. L’Ag tumoral est ignoré par le SI en raison de sa localisation(tumeur compacte, barrière de collagène…)

. L’Ag tumoral induit un faible nombre de LyT CD8 effecteurs

. Induction d’un état de tolérance périphérique à l’Ag tumoral- défaut de maturation des cellules dendritiques (CD )- présence de LyT régulateurs CD4+CD25+ Foxp3+ activ és par les CD

. Sécrétion locale (cellules tumorales et stroma) d e molécules inhibitrices de la RI :

- TGFββββ- IL-10- VEGF- PGE-2

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2) Résistance des cellules tumorales aux cellules e ffectrices du système immunitaire

. Défaut d’expression de molécules d’adhérence et défaut de gradient de chimio-attractants inhibant la migration des cellules immunitaires au sein de la tumeur

. Défaut d’expression des signaux de co-stimulation

. Faible expression des molécules HLA de classe I par les cellules tumorales, aboutissant à une faible présen tation desAg tumoraux aux LyT

. Libération de leurres solubles par les cellules tumorales capables de se lier à FasL sur les LyT ou à NKG2D s ur les NK

. Résistance à la cytolyse : mutations dans Fas, altérationsdans la machinerie apoptotique

. Stratégie de contre-attaque : expression de FasL par les cellules tumorales induisant l’apoptose des LyT ou des NK

Anomalies dans la réponse immunitaire antitumorale Gabrilovich Nature Rev Immunol, 2004

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Inhibition de l’activation de NF-KB au cours du can cer : blocage de STAT 3ou de IKB Gabrilovich Nature Rev Immunol, 2004

V – Immunothérapie antitumorale (cf cours spécifiques)

. Vise à éradiquer les cellules de la tumeur initia le et des métastases

. Nombreuses stratégies en complément des chimiothé rapies classiques

. Thérapies passives : apport d’effecteurs cytotoxiques

. Thérapies actives : induction in vivo d’une RI spécifique

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Injection de cytokines : exemple de l’IL-2 et de l’ IFNααααIL-2 molécule pionnière dans l’immunothérapie anti-tumor ale.

Protocole initial : injection de LyT autologues act ivés ex vivo en LAK anti-tumoraux + injection de fortes doses d’I L-2

résultats décevants en 1984 : rémission ~ 10% et to xicité de l’IL-2

1) Thérapies passives

- Cancer du rein stade IV. IL-2 à forte dose depuis 1992. Notion de facteur prédictif de bonne réponse à l’ IL-2:

- aspect histologique particulier du rein - présence d’anhydrase carbonique IX sur les biopsie s

IL-2 toujours associé à chimiothérapie, et souvent à IFNαααα- Allogreffe de moelle osseuse dans les leucémies ai gües. L’IL-2 va activer les LyT du donneur pour aider à éliminer les

cellules leucémiques du receveur restantes= complément de la chimiothérapie aplasiante= effet « graft versus leukemia »

Effets secondaires de l’IL-2

Due à la cascade IL-2 TNF αααα IL-1 IL-6 IL-8

Signes cliniques : proches du choc septique et de l’injection d’anti CD3

Fièvre oedèmeHypotension activation de la coagulationDiminution du débit cardiaque augmentation des prot phase aigueVasodilatation neutropénieSyndrome de fuite capillaire thrombopéni ediminution de la filtration glomérulaire

Tentatives d’amélioration de la forme par l’utilisa tion de liposomes : mais l’effet de l’IL-2 est diminué ; l’association aux lipides diminue lafixation de l’IL-2 à ses récepteurs.

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IFNααααStandard

Combiné au PEG pour prolonger la libération

- Cancer du rein stade IV et Mélanome- Leucémie myéloïde chronique : utilisé quand la greffe de MO impossible- Leucémie à tricholeucocytes- Cancer intra-épithélial de la cornée et de la conjo nctive : IFNαααα local

Injection de LyTCD8+ spécifiques de la tumeur obten us par expansion in vitro des LyT infiltrant la tumeurCancer du rein et mélanome

Injection d’Ac monoclonaux murins ou humanisés; peuvent êtrecouplés à des toxines ou des molécules radiomarquée s. Sont dirigés contre des déterminants Ag tumoraux id entifiés

2) Thérapies actives : les vaccinations. Méthode ancienne de référence pour le cancer de la vessie :

injection intra-tumorale de BCG activation non spéci fique de la RI

. But : injecter les Ag tumoraux, assurer une présentatio n par les CPA permettant une RI optimale

. Exemples d’outils :

- transfection des cellules tumorales avec les Ag de co-stimulatio n (B7) ou des cytokines (IL-2)

- Ag de tumeurs fusionnés avec des chimiokines ou des Fc d’Ig

- injection de cellules dendritiques chargées avec des peptidesde tumeur, des lysats de tumeur ou des exosomes : p lein essor,plus de 100 essais en cours dans le monde, plus de 80 peptides identifiés, nombreux types de tumeurs ciblés

- expression des Ag tumoraux dans des vecteurs virau x, associésou non à d’autres Ag (B7, cytokines…) : thérapie génique

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Principe de lavaccination antitumorale

Induction d’une réponseimmunitaire spécifique in Vivo, contre les cellulestumorales de l’individu.

Les exosomes dérivés des tumeurs sont des micro-vésicules très immunogènes capables d’induire une RI spécifique. Essais en cours avec exosomes synthétiques, spécifi ques d’un Ag précis

Zitvogel et al