• Langue : Anglais
• Discipline : Sciences de la vie et de la santé
• Identifiant : 2024ULILS121
• Type de thèse : Doctorat
• Date de soutenance : 14/11/2024

Résumé en langue originale

L'intérêt croissant pour les approches immunothérapeutiques dans le traitement du cancer est notamment illustré par l'efficacité de la thérapie CAR-T dans les pathologies hématologiques. Toutefois, son application aux tumeurs solides présente des défis importants, tels que l'infiltration limitée des cellules CAR-T au sein de la tumeur et l'immunosuppression induite par celle-ci. Au sein du microenvironnement tumoral, les macrophages jouent un rôle clé dans le développement tumoral et représentent des cibles thérapeutiques prometteuses. Ces cellules peuvent infiltrer les tumeurs solides, interagir avec divers composants du microenvironnement tumoral, et déclencher une réponse anti-tumorale directe en phagocytant les cellules tumorales. Nous émettons l'hypothèse qu'une stratégie combinée, consistant en la modification génétique des macrophages humains pour exprimer des CAR spécifiques aux antigènes associés aux tumeurs, associée à une stratégie d'activation, pourrait améliorer leur activité anti-tumorale et induire une réponse robuste des cellules T. Dans ce projet, nous avons tout d'abord développé des modèles tumoroïdes complexes intégrant des macrophages pour mieux mimer le microenvironnement tumoral et pour ensuite tester les macrophages que nous avons modifiés pour exprimer un récepteur CAR ciblant l'antigène HER2. Ce récepteur CAR, incluant un domaine intracellulaire CD3ζ similaire à la protéine FcεRI-γ, renforce l'activité phagocytaire des macrophages après activation par des complexes anticorps-antigènes. Environ 30 % des macrophages transduits expriment le CAR. Ces macrophages modifiés ont montré une phagocytose significativement accrue des billes recouvertes d'HER2 et des lignées cellulaires HER2+ par rapport aux macrophages de type sauvage. Les expériences de co-culture avec des tumoroïdes dérivés de patientes atteintes du cancer du sein ont confirmé l'efficacité des CAR-M dans un environnement tumoral complexe. Cependant, au sein du microenvironnement tumoral, les macrophages adoptent souvent un phénotype anti-inflammatoire, ce qui réduit leur potentiel antitumoral. Pour surmonter ce défis, nous avons employé une stratégie double en inhibant certaines proprotéines convertases, en particulier la furine, dans les CAR-M. L'inhibition de la furine entraîne une augmentation de l'expression des marqueurs pro-inflammatoires et une activation renforcée des macrophages en présence de cellules cancéreuses. De plus, les CAR-M inhibés pour la furine ont montré une activité phagocytaire accrue contre les cibles HER2+. Nos résultats soulignent l'importance des proprotéines convertases en tant que régulateurs du phénotype des macrophages. Par ailleurs, les CAR-M ont démontré la capacité d'activer la prolifération des cellules T, un effet amplifié par l'inhibition de la furine.Notre stratégie thérapeutique repose sur la double activation des macrophages infiltrant la tumeur : d'une part, en augmentant leur activité phagocytaire par l'expression du récepteur CAR ciblant les antigènes tumoraux, et d'autre part, en les reprogrammant vers un phénotype pro-inflammatoire par inhibition de la furine. En outre, la thérapie CAR est de plus en plus prometteuse, mais l'identification de cibles tumorales suffisamment spécifiques demeure un défi. Les avancées récentes dans l'identification des antigènes incluent désormais une nouvelle classe de protéines : les protéines alternatives (AltProts) issues de régions du transcriptome précédemment considérées comme non codantes. L'intégration de ces protéines nous a permis d'identifier de nouvelles cibles antigéniques pour les thérapies CAR-M.

Résumé traduit

There is growing interest in immunotherapeutic approaches to cancer, with chimeric antigen receptor (CAR) T-cell therapy demonstrating efficacy in hematological malignancies. However, its application to solid tumors faces challenges due to limited CAR T-cell infiltration into tumors and tumor-induced immunosuppression. Within the tumor microenvironment, macrophages play a pivotal role in tumor development and represent promising therapeutic targets. These cells can infiltrate solid tumors, interact with various components of the tumor microenvironment, and elicit a direct anti-tumor response by phagocytosing tumor cells. We hypothesize that a combined strategy involving the genetic modification of human macrophages to express CAR specific to tumor-associated antigens, along with an activation strategy, could enhance their anti-tumor activity and induce a robust anti-tumor T cell response. In this project, we first developed complex pre-clinical tumoroid models incorporating macrophages to better mimic the tumor microenvironment and to then test the engineered macrophages we developed to express a CAR receptor targeting the HER2 antigen. This CAR, which includes an intracellular CD3ζ domain similar to the FcεRI-γ protein, enhances macrophage phagocytic activity upon activation by antibody-antigen complexes. Approximately 30% of the transduced macrophages expressed the CAR. These CAR-modified macrophages (CAR-M) exhibited significantly enhanced phagocytosis of HER2-coated beads and HER2+ cancer cell lines compared to wild-type macrophages. Co-culture experiments with patient-derived breast cancer tumoroids confirmed the efficacy of CAR-M in a complex tumor environment. However, within the tumor microenvironment, macrophages often adopt an anti-inflammatory phenotype, reducing their anti-tumor potential. To address this issue, we employed a dual strategy involving the inhibition of proprotein convertases, particularly Furin, in CAR-M. Inhibition of furin leads to increased expression of pro-inflammatory markers and enhanced macrophage activation in the presence of cancer cells. Additionally, Furin-inhibited CAR-M exhibited enhanced phagocytic activity against HER2+ targets. Our findings underscore the critical role of proprotein convertases as regulators of macrophage phenotype. Moreover, CAR-M demonstrated the ability to activate T cell proliferation, an effect further enhanced by furin inhibition. Our therapeutic strategy is based on the dual activation of tumor-infiltrating macrophages: first, by enhancing their phagocytic activity through CAR receptor expression targeting tumor antigens, and second, by reprogramming them towards a pro-inflammatory phenotype through Furin inhibition. Additionally, while CAR cell immunotherapy is increasingly attractive, identifying sufficiently specific tumor targets remains a challenge. Recent advances in antigen identification have introduced a new class of proteins: alternative proteins (AltProts) derived from previously non-coding regions of the transcriptome. Incorporating these proteins has allowed us to identify new antigenic targets for CAR-M therapies.