Immunité et cancer
Immunité et cancer Immunité et cancer
Immunité et cancer DFGSM3 2012 2013 Pr Michel Abbal Pr Henri Roche
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Immunité <strong>et</strong> <strong>cancer</strong><br />
DFGSM3<br />
2012 2013<br />
Pr Michel Abbal<br />
Pr Henri Roche
historique<br />
• Fin du XVIIIème siècle<br />
– Célèbre approche thérapeutique de William Coley<br />
(1862-1936) qui en 1891 fait une première tentative de<br />
TTT d’un sarcome par streptococcus pyogenes<br />
– puis il perfectionne c<strong>et</strong>te approche grâce à 12 autres<br />
souches vaccinales ou leurs toxines : bcp de décès par<br />
infections mais des guérisons (ou régressions) de la<br />
tumeur<br />
– Encore au XXI siècle TTT K superficiel de la vessie par<br />
instillation de BCG<br />
• Notion d’Immuno-surveillance Ehrlich (1909), Burn<strong>et</strong><br />
(1957), Thomas (1982)<br />
• La réponse immune est efficace mais a ses limites
La cancérogénèse<br />
• Nombreux mécanismes<br />
• Dans c<strong>et</strong> exposé nous nous intéresserons<br />
uniquement à ceux qui rendent le système<br />
immunitaire inefficace<br />
– Insensibilité de la tumeur à des signaux de mort<br />
délivrés par les lymphocytes<br />
– Echappement de la tumeur à la réponse immune par<br />
• Non expression d’un caractère anormal de la tumeur pour<br />
échapper au SI (système Immunitaire). (C’est une stratégie<br />
comparable à celle des virus).<br />
• Inhibition par la tumeur des lymphocytes susceptibles de la<br />
détruire. (en corollaire activation des Treg).
Caractéristiques des cellules cancéreuses<br />
(Hanahan, Cell, 2011)<br />
• Anciennes<br />
prolifération<br />
résistance à l’apoptose<br />
induction d’angiogénèse<br />
immortalité<br />
capacité d’invasion<br />
pouvoir métastatique<br />
• Nouvelles<br />
résiste à la destruction par le système immun.<br />
induit une inflammation chronique stimulant la prolifération
L’Immunité joue un rôle dans le <strong>cancer</strong><br />
• La GVH dans la greffe allogénique perm<strong>et</strong> l’éradication<br />
des cellules tumorales résiduelles (voir cours greffes)<br />
• Les Tumeurs Infiltrées par des lymphocytes (TIL) sont en<br />
général de meilleur pronostic<br />
• l’IL2 est efficace dans le TTT des K du rein <strong>et</strong> le mélanome<br />
(mais nombreux eff<strong>et</strong>s secondaires)<br />
• Efficacité de certains TTT d’immunostimulation avec des<br />
antigènes tumoraux<br />
• Cas particulier de protection anti cancéreuse par les<br />
vaccins anti HBV <strong>et</strong> anti PPV<br />
(mais on est amont du processus cancérigène)
L’Immunité joue un rôle dans le <strong>cancer</strong><br />
• Certains déficits immunitaires favorisent l’émergence de<br />
<strong>cancer</strong>s (surtout les <strong>cancer</strong>s viro-induits)<br />
– Modèles animaux<br />
– Déficits humains<br />
• Congénitaux (réponse cellulaire <strong>et</strong> NK)<br />
• Acquis : SIDA,<br />
• les TTT immunosuppresseurs dans les greffes d’organes X 7.1 le risque !<br />
• Chediak –Higashi <strong>et</strong> défaut d’activité des NK<br />
• La réponse immune anti <strong>cancer</strong> existe :<br />
– Vaccination préventive (chez l’animal, puis chez l’homme dans<br />
cas particulier (K col <strong>et</strong> papillomavirus)<br />
– "Vaccination thérapeutique" = immunothérapie en complément<br />
aux TTT classiques.
Principe de la vaccination pour démontrer<br />
l’intérêt de la réponse immune anti tumorale<br />
Cellules Tumorales<br />
vivantes<br />
Tumeur<br />
Cellules Tumorales<br />
tuées<br />
Lymphocytes<br />
T<br />
Il s’agit de modèles experimentaux sans application actuelle en médecine )
L’immunosurveillance<br />
Le concept d’immunosurveillance immunitaire ou la règle des 3 E :<br />
Elimination continue des cellules tumorales au fur <strong>et</strong> à<br />
mesure de leur apparition<br />
Equilibre : les cellules tumorales sont présentes mais sous<br />
contrôle sans être physiquement éliminées.<br />
Exp de tumeur chimioinduites chez la souris par un cancérigène à forte dose. A faible<br />
dose pas de tumeur, mais si on déplète la souris en T CD8 => la tumeur apparait.<br />
Chez l’homme des cellules cancéreuses circulent des mois <strong>et</strong> des années après un<br />
TTT efficace sans la moindre récidive clinique<br />
Echappement : le système immunitaire n’élimine ni ne<br />
contrôle plus la prolifération : la tumeur gagne
Mécanismes d’échappement de la tumeur<br />
au système immunitaire (1)<br />
• La tumeur :<br />
– résiste à l’apoptose induite par les lymphocytes T CD8<br />
– inhibe la production de cytokines anti tumorales<br />
– produit des cytokines inhibitrices de l’immunité TGFb <strong>et</strong> IL-<br />
10 <strong>et</strong> IDO actives sur les CPA <strong>et</strong> les T CD8<br />
– exprime FasL qui entraine la mort des lymphocytes<br />
– Induit des Treg<br />
– Diminue l’expression de MICA nécessaire pour activer les<br />
NK
Mécanismes d’échappement de la tumeur<br />
au système immunitaire (2)<br />
La tumeur échappe à la "vue" par le Système<br />
Immunitaire en :<br />
• N’exprimant pas sélectivement ses antigènes tumoraux<br />
(les autres antigènes normaux sont correctement présentés)<br />
• Diminuant l‘expression de tous les peptides<br />
normaux ou anormaux (comme le font de nombreux virus pour échapper au SI)<br />
Selon 2 mécanismes<br />
Diminution de l’expression membranaire de HLA classe I<br />
Diminution de la production de peptides présentables par HLA<br />
(rôle du proteasome, de TAP, ..).<br />
Dégradation du TCR.
En résumé
Régression spontanée de tumeur<br />
Quelle est la part du système immunitaire ?<br />
Escudier, Ann Oncol., vol 23, suppl8, 2012
Ne pas confondre<br />
• Antigène associé aux tumeurs AAT (TAA en anglais)<br />
• Molécules (protéines) produites par la tumeur +ou –<br />
spécifiques de celle-ci.<br />
• Cibles potentielles d’une réponse immune spontanée ou<br />
d’un TTT<br />
<strong>et</strong><br />
Marqueurs tumoraux (souvent dits antigènes….)<br />
•Molécules (protéines) produites par la tumeur <strong>et</strong><br />
des tissus sains<br />
•Dosables dans le sang mais rarement utiles au<br />
diagnostic (sauf hcg) mais utiles pour la surveillance<br />
du TTT.<br />
•Tissulaires intérêt diagnostique (anapath)
Marqueurs tumoraux<br />
• Il y en a plus d’une centaine connus.<br />
• Des exemples<br />
– ACE<br />
– AFP<br />
– CA 15.3 (sein) suivi K TT<br />
– CA 19.9 (sein & ovaire)<br />
– CA125 endomètre & ovaire<br />
– bHCG (mole, seminomes testicule)<br />
– TSH (thyroïde)<br />
– Phosphatases alcalines<br />
– PSA (prostate)
Antigènes des tumeurs (TAA)<br />
Cas particulier d’un Ag viral<br />
exprimé par la cellule que le virus a transformé :<br />
ex : Ag E6 ou E7 du HPV (K du col)<br />
•Molécule normale devenue anormale<br />
(dès lors reconnue comme étrangère par le SI).<br />
• Mutation créant des néo-épitopes ex : p53<br />
• Modifications post traductionnelle<br />
• (altérations de la glycosylatio) ex : MUC1<br />
• Expression hors d’un site privilégié ex : NY-ESO-1<br />
•Mais aussi surexpression d’une molécule normale
Les 3 grands types de TAA<br />
Les peptides d’intérêt<br />
O. Finn, N. Eng. J. Med., 2008
Cas particulier des marqueurs clonotypiques<br />
• Notion d’idiotype :<br />
– lors des proliférations clonales des B (leucémies<br />
lymphomes) <strong>et</strong> plasmocytes (myélome) l’idiotype<br />
est le site anticorps de L’Ig clonale<br />
– lors des proliférations clonales de lymphocytes T<br />
même particularité idiotypique au niveau du TCR<br />
du clone malin.
Mais pour être reconnu par le SI, il faut être "présentable"<br />
Antigène <strong>cancer</strong> epitope Présenté par HLA<br />
MAGE-A1<br />
K du sein, prostate,<br />
Œsophage, <strong>et</strong> testicule<br />
normal<br />
EADPTGHSY<br />
MART-1 mélanome AAGIGILTV A2<br />
A1<br />
Ces deux exemples illustrent s’il en était besoin, la limitation à<br />
l’utilisation de tels peptides en vaccinologie.<br />
Seuls certains HLA peuvent présenter <strong>et</strong> perm<strong>et</strong>tre l’initiation d’une<br />
réponse.<br />
les patients HLA A1 sont vaccinables avec MAGE-A1<br />
les patients HLA A2 sont vaccinables avec MART-1.<br />
La cause :<br />
la fameuse restriction au CMH (voir cours DFGSM-2)<br />
Il faut que la CPA, les lymphocytes T CD4, CD8 <strong>et</strong> la cible cellulaire<br />
soient du même groupe HLA.
L’immunosurveillance repose sur :<br />
• Les NK (cellule tueuse)<br />
• Les T CD8 (cellule cytotoxique)<br />
• Les IKDC (Ifn producing Killer Dendritic Cells)<br />
• Les B (ADCC via leur production d’anticorps)<br />
• Les médiateurs (très nombreux) produits par les T<br />
– MAF activateur des macrophages<br />
– IFNg activation des NK<br />
– IL-2 activation des T <strong>et</strong> NK<br />
– TNF (ciblent la tumeur <strong>et</strong> les vaisseaux environnants)<br />
– Et …… bcp d’autres
Le rôle des Tils<br />
TILS :<br />
Lymphocytes Infiltrant la Tumeur<br />
CD8<br />
Tissu sain Tumeur Cellule tuée<br />
CD<br />
CD8<br />
CD4<br />
ganglion
Pronostic en fonction de l’infiltrat<br />
cellulaire peri <strong>et</strong> intra tumoral (1)<br />
• Présence de CPA :<br />
– Bénéfique si ce sont des CD matures<br />
O. Finn, N. Eng. J. Med., 2008
Pronostic en fonction de l’infiltrat<br />
cellulaire peri <strong>et</strong> intra tumoral (2)<br />
• Présence de TILs (Tumor Infiltrating Lymphocytes)<br />
– Bénéfique, si :<br />
• CD8 (parce que cytotoxiques)<br />
– Néfaste, si :<br />
• Th17 (parce que proinflammatoires)<br />
• Treg (parce qu’immunosuppresseurs)
Les Tils : T CD8 <strong>et</strong> NK<br />
CD8<br />
CD8<br />
NK<br />
NK<br />
Si la tumeur exprime HLA I<br />
Les CD8 sont opérationnels<br />
Si la tumeur n’exprime pas HLA I<br />
pour échapper au CD8<br />
Les NK deviennent opérationnels<br />
En résumé la tumeur doit exprimer un niveau faible de molécules HLA<br />
de classe I pour échapper aux T CD8 <strong>et</strong> aux NK
Les Tils : les Treg inhibent les<br />
CD8 <strong>et</strong> NK<br />
CD8<br />
NK<br />
CD8<br />
CD8<br />
NK<br />
Treg
Survie sans maladie<br />
Pronostic en fonction du rapport<br />
Th1/Th17 infiltrant la tumeur :<br />
bcp de Th1/ peu de Th17<br />
peu de Th1/ peu de Th17<br />
bcp de Th1/ bcp de Th17<br />
peu de Th1/ bcp de Th17<br />
Cancer res 71(4) Feb 15, 2011
Un exemple de l’influence du rapport CD8/Treg<br />
des cellules infiltrant la tumeur (<strong>cancer</strong> du sein)<br />
Survie sans rechute<br />
Survie<br />
CD8/Treg<br />
haut<br />
CD8/Treg<br />
bas<br />
J Pathol 2011; 224: 389–400<br />
Dans d’autres <strong>cancer</strong>s <strong>et</strong> avec des TTT différents les choses ne sont<br />
pas aussi tranchées.<br />
On n’en est pas encore à des TTT validés ciblant la destruction plus<br />
sélective des Treg
L’immunité innée joue elle aussi un rôle.<br />
La mutation de TLR4 en position 299 diminue la capacité de présentation de cellules<br />
tumorales tuées par chimio <strong>et</strong> irradiation dans le <strong>cancer</strong> du sein <strong>et</strong> en conséquence la<br />
réponse du système immunitaire<br />
Ap<strong>et</strong>oh, Nat Med, 2007
Et la réponse humorale !<br />
Les anticorps anti TAA existent même chez le suj<strong>et</strong> sain :<br />
1% des individus<br />
Ils ciblent des TAA localisés :<br />
Dans le cytoplasme : 40% (donc inaccessibles)<br />
Dans le noyau : 25% (donc inaccessibles)<br />
A la membrane cellulaire : 20% (donc accessibles)<br />
Extra cellulaires (solubles) : 10% (donc inefficaces)<br />
Sont ils capables de tuer les cellules ?<br />
Avec l’aide du complément : probablement non !<br />
En perm<strong>et</strong>tant l’ADCC des NK : probablement oui !
L’autoimmunité :<br />
Une réponse spontanée inadaptée<br />
• Syndrome para-neoplasique autoimmun révélateur d’un<br />
K ; par exemple : anti onco-neuronaux <strong>et</strong> K du poumon à<br />
p<strong>et</strong>ites cellules. La maladie autoimmune (svt grave)<br />
perdure même après éradication complète de la tumeur.<br />
Un eff<strong>et</strong> secondaire inattendu du TTT<br />
immunostimulant<br />
• Le TTT immunostimulant du mélanome peut entrainer<br />
l’apparition d’un vitiligo<br />
• Le TTT immunostimulant par IL-2 peut induire une<br />
thyroïdite
Role of tumor high endothelial venules (HEV) in breast <strong>cancer</strong> (<br />
Martin<strong>et</strong> <strong>et</strong> al. Cancer Research 2011, Moussion and Girard, Nature 2011; Funding:<br />
Fondation RTIC, Programme ARC)<br />
HEV blood vessels are major<br />
gateways for tumor-infiltrating<br />
lymphocytes<br />
No lymphocyte infiltration<br />
Cytotoxic<br />
lymphocyte<br />
infiltration<br />
Tumor cells<br />
destruction<br />
Tumor<br />
stroma<br />
Tumor<br />
cells<br />
HEV<br />
blood<br />
vessels<br />
DAPIT<br />
lymphocyteHEV<br />
HEV low Tumor<br />
HEV high Tumor<br />
Tumor HEVs and benefits of chemotherapy and Trastuzumab ? Mechanisms<br />
regulating development of tumorHEVs ?
Immunothérapie<br />
Passive<br />
• Cytokines adjuvantes IL2, IFNg<br />
• Anticorps monoclonaux ciblant directement la tumeur<br />
– ex anti CD20 dans les lymphomes<br />
• Anticorps ou autre thérapeutique ciblant les Treg ????<br />
Active<br />
• Vaccination directe avec la tumeur (tuée) trop risqué<br />
• CPA (CD) du patient "chargées en peptides" ex vivo <strong>et</strong> réinjectées au<br />
patient pour stimuler els bons lymphocytes T (CD8). C’est un TTT<br />
personnalisé parce que :<br />
‣a chaque patient ses antigènes tumoraux avec leurs particularités<br />
propres<br />
‣a chaque patient ses cellules CPA (ou éventuellement T produits<br />
ex vivo) pour respecter la restriction au CMH
L’immunotherapie a plusieurs<br />
objectifs<br />
• Activer lesbonnes CPA (CD surtout)<br />
• Sélectionner <strong>et</strong> activer de nouvelles cellules T (donc des<br />
naïves)<br />
• Réorienter la réponse de cellules mémoires anergiques<br />
ou même régulatrices (suppressives) pour en faire des<br />
cytotoxiques.<br />
• Le rôle essentiel est dévolu au cellules dendritiques qui<br />
doivent initier une réponse efficace (plutôt Th1 <strong>et</strong> pas<br />
Treg)
L’immunothérapie active est un<br />
adjuvant des TTT classiques<br />
• Peu de résultats très significatifs mais des signaux<br />
d’induction de rej<strong>et</strong> de la tumeur<br />
• Exemple : Sipuleucel T (cellules dendritiques autologues<br />
chargées avec une protéine recombinante PAP/GM-CSF) <strong>et</strong> <strong>cancer</strong> de<br />
la prostate<br />
pas de régression tumorale franche , mais<br />
allongement de la survie<br />
• Perspectives nouvelles : Combinaison vaccin <strong>et</strong><br />
chimiothérapie immuno suppressive anti Treg
Les cellules dendritiques<br />
• Elle sont produites à partir de précurseurs sanguins<br />
du patient lui même<br />
• Elles sont cultivées en présence de divers facteurs<br />
pour acquérir les bonne propriétés<br />
– GM-CSF, IFN-a, IL-4, ou IL-15<br />
– Si leur phénotype est immature elles entrainent la<br />
production de Treg <strong>et</strong> favorisent la croissance de la<br />
tumeur !<br />
• Elles sont chargées en peptides vaccinaux<br />
• Puis injectées au patient
Un schéma d’immunothérapie anti<br />
cancéreuse<br />
Cellules dendritiques<br />
Monocytes<br />
+ GmCSF<br />
+ cytokines<br />
Cellules dendritiques<br />
Chargées d’antigènes<br />
antigènes<br />
tumoraux<br />
Cellules<br />
tumorales<br />
Biopsie<br />
tumeur
Maio, Ann Oncol, vol 23, suppl8, 2012
Immunostimulation non spécifique<br />
Wolchok, Ann Oncol., vol 23, suppl8, 2012
Anticorps thérapeutiques<br />
• Contre la tumeur ou son environnement<br />
– TAA,<br />
– récepteur,<br />
– vaisseaux, ..<br />
– Les Tregs<br />
– L’activation des T<br />
• (Ac dits immunostimulants en fait ils sont inhibiteurs de<br />
la désactivation physiologique)
Déjà en 2008 en cancérologie<br />
(a titre d’illustration en prévision du cours a venirsur l’immunothérapie en général)<br />
O. Finn, N. Eng. J. Med., 2008
Un exemple : le mélanome<br />
• Ag Associés aux Tumeurs décelés très tôt<br />
• Régression spontanée possible<br />
• Dépigmentation auto immune ( vitiligo) signe<br />
d’une réponse immune<br />
• Traitements par IL2, TIL, LAK, ..<br />
• Critères connus de prédiction de réponse:<br />
séquences hypo méthylées
Les anticorps anti TAA<br />
ont’ils un intérêt pronostic ?<br />
A défaut d’intérêt thérapeutique on constate que :<br />
A systematic review of humoral immune responses against tumor antigens<br />
Cancer Immunol Immunother (2009) 58:1535–1544<br />
En pratique ce n’est utilisé
Immunoprévention<br />
• Rôle protecteur de certaines maladies<br />
infectieuses de l’enfance <strong>et</strong> risque de<br />
développer un <strong>cancer</strong><br />
• Vaccins anti viraux dans la prévention des<br />
<strong>cancer</strong>s viroinduits
Vaccin préventif<br />
• Cas particulier des tumeurs viro-induites<br />
• La réponse immune peut agir très en amont en<br />
éradiquant les cellules infectées avant qu’elles<br />
ne deviennent anormales (malignes)