Utilisateur:Mirmillon/Brouillon

Récapitulatif

Récapitulatifs

Article	Source(s)	Amélioration	Nouveau	Statut	Citation
Mort cellulaire immunologique
Cancer primitif inconnu
Cycle cancer-immunité
Cancer dormant
Immunothérapie des cancers
Cytokines dans le traitement des cancers
Cellule myéloïde suppressive
Cellule dendritique
Lymphocyte B
Vaccin contre le cancer
NF-Kb
Cellule myéloïde suppressive
Cellule tumorale circulante
Virus oncolytique
Lymphocyte B
Lymphocyte T cytotoxique
Lymphocyte T auxiliaire
Angiogenèse tumorale
Macrophage hépatique
BCL6
CLR
Particule d'attaque supramoléculaire
Particule d'attaque supramoléculaire
TIRAP
Cancer du sein
Macrophage associé aux tumeurs
Barrières cutanées et intestinales
Macrophage péritonéal
Macrophage pulmonaire
Lymphocyte T gamma delta (γδ)
RAGE (Récepteur)
Fibroblaste associé aux cancers
Neutrophile
WASP (protéine)
Récepteur éboueur
Récepteur de lectine de type C
Rho GTPases
Neutrophile associé aux tumeurs
Facteur de stimulation des colonies de granulocytes et de macrophages
HMG (protéine)
Microbiote vaginal

Immunothérapie des cancers

L’immunothérapie des cancers vise à renforcer les défenses naturelles de l'organisme pour éliminer les cellules malignes. L'immunothérapie des cancers constitue une avancée monumentale dans le traitement du cancer et a révolutionné le domaine de l’oncologie. Bien que l’idée de libérer le système immunitaire de l’hôte pour éradiquer le cancer remonte à il y a un siècle des progrès significatifs ont été réalisés dans les récentes recherches fondamentales et cliniques. Plusieurs types de cancer ont montré des réponses cliniques soutenues à l’immunothérapie bien qu’avec des taux de réponse limités et des mécanismes sous-jacents peu clairs .

Les mutations génétiques et les changements somatiques épigénétiques stables qui déterminent la progression d’un cancer sont la seule source potentielle de différences stables entre les cellules cancéreuses et les cellules normales qui peuvent servir de base à des thérapies anticancéreuses n’entraînant pas d’effets secondaires graves. Le problème fondamental, cependant, dans la lutte contre le cancer est que les cellules cancéreuses sont pour la plupart tellement semblables aux cellules normales qu'il est très difficile de trouver des différences qui peuvent servir de base à un traitement sans endommager certains aspects importants du fonctionnement normal.Il existe deux manières fondamentalement différentes d'utiliser le système immunitaire. La première consiste à augmenter l’efficacité du système immunitaire du patient atteint de cancer pour attaquer efficacement les différences entre le cancer du patient et les cellules normales. La seconde consiste à utiliser des anticorps, ou des cellules T et d’autres cellules du système immunitaire, qui sont conçus pour utiliser le système immunitaire du patient afin qu’il attaque les différences entre les tissus normaux et cancéreux.

Introduction

Le cancer est une maladie du génome caractérisée par une instabilité génomique dans laquelle de nombreuses mutations ponctuelles s'accumulent et des altérations structurelles se produisent au cours du processus de progression tumorale . De telles variations génomiques pourraient donner naissance à des antigènes tumoraux, qui pourraient être reconnus par le système immunitaire en tant que non-soi et suscitent des réponses immunitaires cellulaires . Le système immunitaire joue un rôle essentiel dans l’immunosurveillance car les cellules immunitaires des systèmes immunitaires adaptatif et inné s’infiltrent dans le microenvironnement tumoral et contribuent à la modulation de la progression tumorale . Les cellules immunitaires innées, composées de cellules tueuses naturelles , d'éosinophiles, de basophiles et de cellules phagocytaires, notamment les mastocytes, les neutrophiles, les monocytes, les macrophages et les cellules dendritiques , participent à la suppression tumorale. soit en tuant directement les cellules tumorales, soit en déclenchant des réponses immunitaires adaptatives . Le système immunitaire adaptatif fonctionne avec les lymphocytes, notamment les lymphocytes B et les lymphocytes T, parmi lesquels les lymphocytes B jouent un rôle majeur dans les réponses immunitaires humorales, alors que les lymphocytes T sont impliqué dans les réponses immunitaires à médiation cellulaire .

Des réponses immunitaires efficaces pourraient soit éradiquer les cellules malignes, soit altérer leurs phénotypes et leurs fonctions . Cependant, les cellules cancéreuses ont développé de multiples mécanismes, tels que des défauts dans la machinerie de présentation des antigènes, la stimulation des voies de régulation négatives et le recrutement de populations de cellules immunosuppressives pour échapper à la surveillance immunitaire , ce qui entraîne une fonction entravée des cellules immunitaires et l'annulation des réponses immunitaires antitumorales.

Principales immunothérapies

Les grandes catégories d’immunothérapie

Thérapies par les virus oncolytiques

Depuis plus d’un siècle, l’immunothérapie traditionnelle s’attaque au cancer en exploitant les infections bactériennes ou virales pour renforcer les réponses immunitaires. Dès 1863, Virchow découvrit pour la première fois le lien entre les tumeurs et l'inflammation après avoir observé que les tissus néoplasiques étaient souvent décorés de leucocytes du système immunitaire . Le premier cas d'immunothérapie anticancéreuse remonte à 1891, lorsque William Coley, le père de immunothérapie, a d’abord tenté d’exploiter le système immunitaire pour traiter le cancer après avoir remarqué que des mélanges de Streptococcus pyogenes et de Serratia marcescens vivants et inactivés pouvaient provoquer une régression tumorale chez les patients atteints de sarcome . Bien qu’une telle stratégie pionnière ait fourni une preuve de concept pour traiter le cancer en l'utilisation du système immunitaire, les mécanismes d'action inconnus et les risques potentiels d'infection ont entravé sa progression.

Des décennies plus tard, des thérapies virales oncolytiques ont été inventées, qui exploitent des virus génétiquement modifiés pour infecter les cellules tumorales et stimulent ainsi un environnement pro-inflammatoire pour augmenter l'immunité antitumorale systémique . Grâce aux progrès du génie génétique et des technologies de transformation virale, les thérapies virales oncolytiques ont fait beaucoup progrès ces dernières années. En particulier, le talimogène laherparepvec (T-Vec), également connu sous le nom d'Imlygic, un virus de l'herpès simplex génétiquement modifié, présente des avantages cliniques impressionnants pour les patients atteints d'un mélanome avancé et a été approuvé pour le traitement du mélanome métastatique non résécable .

Vaccins contre le cancer

Les vaccins contre le cancer utilisent des antigènes spécifiques de la tumeur pour déclencher des réponses immunitaires antitumorales médiées par les lymphocytes T. Des études cruciales ont découlé de l’identification de MZ2-E et MZ2-D, qui sont tous deux des antigènes dérivés du mélanome codés par la famille de gènes MAGE (antigène associé au mélanome) qui pourraient être reconnus par les cellules T cytotoxiques pour déclencher des réponses immunitaires antitumorales . Simultanément, un autre antigène du mélanome humain, le gpl00, était associé au rejet de la tumeur in vivo en induisant des réponses immunitaires médiées par les lymphocytes infiltrant la tumeur ) chez les patients atteints de mélanome . Ces découvertes ont ouvert la voie à l'utilisation d'antigènes tumoraux comme vaccins. en immunothérapie du cancer. Outre les antigènes tumoraux, la vaccination à base de cellules dendritiques a également montré des résultats cliniques significatifs. Les cellules dendritiques sont les cellules présentatrices d'antigènes les mieux équipées et jouent un rôle essentiel dans le développement de l'immunité antitumorale . Plus précisément, après activation par des antigènes tumoraux, les cellules dendritiques peuvent internaliser, traiter, puis présenter les épitopes traités aux cellules T et induire des lymphocytes T cytotoxiques . En raison de leur compétence dans la présentation des antigènes, les cellules dendritiques sont exploitées dans les vaccins, qui impliquent la réinfusion de cellules dendritiques isolées pulsées avec des antigènes tumoraux ou des lysats de cellules tumorales et stimulées par un cocktail de maturation défini ex vivo . Un exemple représentatif est le sipuleucel-T, une immunothérapie à base de cellules dendritiques qui a été approuvée pour le traitement du cancer avancé de la prostate . En outre, des cellules tumorales entières peuvent également être utilisées pour provoquer des réponses immunitaires spontanées. GVAX, un vaccin contre le cancer composé de cellules tumorales autologues génétiquement modifiées pour sécréter un facteur de stimulation des colonies de granulocytes et de macrophages, a été développé et s'est révélé prometteur pour augmenter les réponses immunitaires spécifiques à la tumeur dans plusieurs types de cancer . Ces progrès soulignent l'importance de vaccins contre les tumeurs dans les applications cliniques pour le traitement du cancer.

Thérapies aux cytokines

Fonctionnant comme des messagers pour orchestrer les interactions cellulaires et les communications du système immunitaire, les cytokines sont libérées par les cellules immunitaires et non immunitaires en réponse à des stress cellulaires tels que l'infection, l'inflammation et la tumorigenèse . Les cytokines sécrétées permettent la propagation rapide de la signalisation immunitaire dans un complexe mais efficace, et pourrait ainsi générer des réponses immunitaires puissantes et coordonnées pour cibler les antigènes . L'application potentielle des cytokines dans le traitement du cancer bénéficie de l'identification de l'interleukine 2 en 1976 . L'interleukine 2, initialement appelée facteur de croissance des cellules T , a la capacité de développer les cellules T in vitro et in vivo et exerce ainsi des propriétés immunostimulatrices . Comme exemple typique de thérapies par cytokines, l'administration de fortes doses d'interleukine 2 dans des applications cliniques pourrait conduire à une régression du cancer chez les patients atteints d'un cancer métastatique . En plus de l'interleukine 2, l'interféron alpha sert également de cytokine thérapeutique classique dans le traitement du cancer. Les interférons constituent une grande famille de cytokines, parmi lesquelles l'interféron alpha de type I, est un déterminant essentiel de l'efficacité de l'immunité antitumorale . L'interféron alpha joue des rôles multiples dans le contrôle des tumeurs, notamment l'éradication directe cellules tumorales en induisant la sénescence et l'apoptose et en renforçant les réponses immunitaires antitumorales efficaces grâce à la stimulation de la maturation des cellules dendritiques et à l'amélioration de la cytotoxicité des lymphocytes T . Des études cliniques ont prouvé le rôle thérapeutique de l'interféron alpha à des doses élevées dans la leucémie myéloïde chronique et le mélanome . Malgré les avantages cliniques, une mauvaise tolérabilité et une toxicité sévère entravent les applications ultérieures de ces cytokines en monothérapie, mais les cytokines sont toujours étudiées en association avec d'autres immunothérapies, telles que la thérapie par transfert cellulaire adoptif pour contourner ces obstacles.

Transfert adoptif de cellules

Les transferts adoptifs de cellules utilisent des cellules immunitaires autologues, en particulier des lymphocytes T, qui sont isolées ou génétiquement modifiées, développées ex vivo et réinjectées aux patients pour éliminer les cellules cancéreuses et ont montré une efficacité clinique soutenue . De fortes doses d'interleukine 2 accompagnées de cellules tueuses autologues activées par des lymphokines étaient efficaces lorsqu'elles étaient administrées à des patients atteints de cancers métastatiques . Le transfert adoptif des lymphocytes infiltrant les tumeurs développés dans l'interleukine 2 ont montré une plus grande puissance thérapeutique . Ces études justifient l'utilisation des lymphocytes infiltrant les tumeurs pour traiter les cancers humains avancés.

Par la suite, le transfert adoptif de cellules T hautement sélectionnées réactives aux tumeurs contre des antigènes de différenciation surexprimés et auto-dérivés à des patients atteints de mélanome métastatique a conduit au repeuplement clonal persistant de cellules T chez des patients cancéreux , éclairant l'utilisation de cellules T génétiquement manipulées qui ciblent des néoantigénes spécifiques en transfert adoptif. Actuellement, deux types de cellules T génétiquement modifiées, les cellules T avec récepteur d'antigène chimérique et les cellules T avec le récepteur des cellules T modifiées , ont été inventées pour le transfert adoptif et ont réalisé des progrès substantiels dans le traitement des tumeurs malignes.

Les lymphocytes T avec récepteur antigénique chimérique

Les thérapies cellulaires CAR-T utilisent des fragments d’anticorps pour reconnaître des antigènes spécifiques exprimés à la surface des cellules cancéreuses. La première génération de cellules CAR-T impliquait des cellules T génétiquement modifiées avec une spécificité d'anticorps en exprimant des complexes chimériques d'immunoglobuline-récepteur des cellules T en tant que récepteurs fonctionnels . Cependant, ces lymphocytes T avec récepteur antigénique chimérique n'ont pas pu persister dans l'organisme jusqu'en 1998, lorsque des chercheurs ont établi une nouvelle génération de lymphocytes T avec récepteur antigénique chimérique en introduisant des molécules co-stimulatrices telles que CD28 dans les récepteur antigénique chimérique modifiés pour permettre aux cellules T modifiées de persister et de rester actives dans le corps . Ils ont ensuite démontré que le doublet CD28/CD3-zeta spécifique de CD19 des cellules T modifiées pourraient induire des rémissions moléculaires dans la leucémie lymphoblastique aiguë de l'adulte.64 D'autres molécules ont été examinées pour leur efficacité lorsqu'elles sont conjuguées dans des récepteurs antigéniques chimériques, comme l'anti-CD19 lié aux domaines de signalisation CD3-zeta et 4-1BB pourraient générer de puissantes réponses immunitaires spécifiques au CD19 chez les patients atteints de leucémie lymphoïde chronique . Ces résultats mettre en lumière l’efficacité antitumorale prometteuse des thérapies T avec récepteur antigénique chimérique dans les cancers humains.

Les lymphocytes T avec le récepteur des lymphocytes T modifiées

La thérapie par cellules T avec le récepteur des lymphocytes T modifiées ou TCR-T a été rapportée pour la première fois par Clay et al., qui ont démontré que le transfert de gène du TCR dérivés de patients atteints de mélanome vers des lymphocytes du sang périphérique pouvait générer des cellules T effectrices présentant une réactivité antitumorale in vitro . Le potentiel clinique d’une telle thérapie a ensuite été confirmé chez des patients atteints de mélanome métastatique présentant des tumeurs régressées lorsqu’ils étaient traités avec des cellules T créées de cette façon . Notamment, l’antigène canonique cancer-testicule NY-ESO-1, exprimé de manière aberrante dans les cellules cancéreuses , a ont été ciblés à l’aide de lymphocytes T avec le récepteur des lymphocytes T génétiquement modifiées, qui ont induit des effets antitumoraux durables spécifiques à l’antigène et ont finalement conduit à une régression tumorale .

Inhibiteurs de points de contrôle immunitaires

Schéma du fonctionnement du blocage d'un point de contröle immunitaire

James Allison et Tasuku Honjo ont découvert que certains anticorps, qui bloquent l'épuisement fonctionnel des lymphocytes T pourraient augmenter considérablement la réponse immunitaire aux tumeurs présentant des taux de mutation élevé et conduire ainsi à une thérapie considérablement améliorée pour ces tumeurs. Pour cette découverte, Allison et Honjo ont reçu le prix Nobel en 2018 . L’épuisement des lymphocytes T fait partie du mécanisme normal de prévention de la suractivité d’une réponse immunitaire. Le blocage de cet épuisement des lymphocytes T par certains anticorps en cas de forte réponse immunitaire adaptative d'un cancer est appelé thérapie de blocage du point de contrôle immunitaire .

Les points de contrôle immunitaires sont des molécules de voies de signalisation co-inhibitrices qui agissent pour maintenir la tolérance immunitaire, mais ils sont souvent utilisés par les cellules cancéreuses pour échapper à l'immunosurveillance . Les inhibiteurs de points de contrôle immunitaires sont conçus pour restaurer les réponses immunitaires antitumorales en interrompant les voies de signalisation inhibitrices et pour favoriser l'élimination des cellules malignes . Les cibles les plus largement utilisées pour les inhibiteurs de points de contrôle immunitaires sont la molécule associée aux lymphocytes T cytotoxiques-4 (CTLA-4), le récepteur de mort cellulaire programmée-1 (PD-1) et le ligand de mort cellulaire programmée-1 (PD -L1).

CTLA-4 est une molécule co-inhibitrice exprimée sur les cellules T et fonctionne pour réguler négativement l'activation des cellules T . Le blocage de CTLA-4 avec des anticorps pourrait induire des réponses immunitaires efficaces et conduire à la régression tumorale , ouvrant ainsi l'ère d'utiliser des anticorps pour relâcher les freins des cellules immunitaires afin de renforcer les réponses immunitaires antitumorales . Après des essais cliniques et des évaluations d'efficacité , l'ipilimumab, un anticorps monoclonal contre CTLA-4, est devenu le premier inhibiteur de points de contrôle immunitaires approuvé pour le traitement du cancer en raison de sa capacité à améliorent l'activation des lymphocytes T et induisent des réponses durables .

Le PD-1 est exprimé à la surface des lymphocytes T et on pensait à l'origine qu'il était impliqué dans la mort cellulaire programmée , mais, plus tard, il a été prouvé pour agir comme un régulateur négatif des réponses immunitaires . Cependant, les mécanismes de régulation de PD-1 sont restés insaisissables jusqu'à la découverte de son ligand, PD-L1 qui est exprimé dans les tissus normaux et régule la tolérance immunitaire en supprimant la prolifération lymphocytaire induit par les cytokines . Cependant, les cellules tumorales expriment également anormalement PD-L1 pour échapper à la surveillance immunitaire . Des études ont montré que l'inhibition de PD-1 ou PD-L1 pourrait revigorer le système immunitaire. capacité cytotoxique des cellules T et induire une régression tumorale ce qui suggère que PD-1 ou PD-L1 pourraient servir de cibles thérapeutiques. En effet, le blocage de la voie PD-1 a donné des résultats cliniques remarquables et des anticorps ciblant PD-1 ou PD-L1 ont été approuvés pour le traitement de plusieurs cancers .

Bien que le blocage des points de contrôle soit une nouvelle approche spectaculaire de l'immunothérapie anticancéreuse, il est limité à un sous-ensemble relativement petit de cancers et, bien sûr, également limité par le développement d'une résistance au traitement en raison de la sélection de la microglobuline β2 et d'autres mutations qui interfèrent avec les réponses immunitaires cellulaires des lymphocytes T.

Thérapies directes par anticorps monoclonaux

Depuis la découverte par César Milstein et Georges Köhler en 1975 d'anticorps monoclonaux de souris contre des antigènes définis, pour lesquels ils ont reçu le prix Nobel, la spécificité unique des anticorps monoclonaux de souris a suggéré leur utilisation possible en immunothérapie. Cependant, jusqu'au développement d'anticorps humanisés dérivés d'anticorps de souris en insérant leurs séquences de reconnaissance d'antigène dans un anticorps humain, il n'y avait aucune perspective réaliste de leur utilisation pour une immunothérapie réussie . Les premières thérapies anticorps monoclonaux réussies étaient dirigées contre le récepteur du facteur de croissance épidermique pour le traitement du cancer colorectal et contre le facteur de croissance associé Her-2 exprimé dans une proportion de cancers du sein. Cette approche reposait sur l’hypothèse que de tels anticorps bloqueraient la croissance du cancer en bloquant l’interaction entre le facteur de croissance et son ligand. Par la suite, il est devenu clair que les anticorps monoclonaux fonctionnaient également en tuant par les cellules NK stimulées par la liaison de la partie Fc d'un anticorps monoclonal attachée aux cellules cancéreuses via leur récepteur Fcγ3 . Bien que ces thérapies aient été largement utilisées, leur efficacité est très variable et pas aussi élevée qu’on l’espérait. De plus, il y avait des effets secondaires associés importants, probablement dus au blocage de la croissance et à la destruction des cellules tissulaires normales.

Voies de recherche

Anticorps imitant les récepteurs des lymphocytes T—Tcrms

Le T Cell Receptor Mimic Antibodies (Tcrms) est une autre voie qui consiste à concevoir des attaques immunitaires spécifiques contre des déterminants nouveaux ou relativement surexprimés dans les cancers, non seulement à la surface des cellules cancéreuses, mais également à l’intérieur des cellules. Cela soulève le problème selon lequel la destruction médiée par les lymphocytes T et par les anticorps ne fonctionne que pour des cibles situées à la surface des cellules.

Lorsqu'une protéine est exprimée à l'intérieur de la cellule, elle ne peut être reconnue à la surface cellulaire que par un peptide exprimé à la surface de la cellule par le complexe majeur d'histocompatibilité de classe I ou classe II. Le complexe majeur d'histocompatibilité de classe I et le complexe majeur d'histocompatibilité de classe II sont synthétisés à parte des gènes du complexe HLA Cela fait partie du processus normal par lequel les lymphocytes T reconnaissent les protéines étrangères comme les produits viraux qui ne sont exprimés qu’à l’intérieur d’une cellule infectée par un virus. Il est alors possible de fabriquer des anticorps qui reconnaissent la combinaison d’un peptide spécifique dérivé d’une protéine avec un produit HLA donné. Ceux-ci sont appelés anticorps imitant le récepteur des lymphocytes T car ils imitent le processus par lequel les lymphocytes T reconnaissent ces produits à l’aide du récepteur des lymphocytes T.

Cela dépend de l’ingénierie de la production d’une protéine unique qui lie une molécule HLA Classe I à son partenaire microglobuline β2 et au peptide dérivé de la protéine exprimée en interne. La protéine peut être produite en insérant la séquence d'ADN qui la code dans un vecteur viral ou plasmidique approprié sous le contrôle d'un promoteur puissant et en transfectant la construction dans des cellules qui synthétisent efficacement les protéines. La protéine produite peut ensuite être utilisée comme antigène de la manière habituelle pour immuniser des souris et produire des anticorps monoclonaux qui reconnaissent uniquement la combinaison HLA/β2m/peptide. Une telle approche pourrait en principe être utilisée pour fabriquer des anticorps spécifiques de la combinaison HLA avec des peptides issus des formes mutées des protéines Kras et TP53 que l’on trouve couramment dans les cancers . Cependant, l'application pratique de cette approche à la thérapie immunitaire spécifique dirigée contre les produits des gènes Kras et TP53 mutés s'est révélée très difficile.

Anticorps monoclonaux bispécifiques attirant les cellules T – TCBiMabs ou TCB

Une autre approche pour utiliser des anticorps avec le système immunitaire de l'organisme pour traiter les cancers consiste à créer des anticorps monoclonaux dirigés à la fois contre un antigène cible à la surface des cellules cancéreuses et contre les cellules T en attachant l'anticorps ciblant la tumeur à un anticorps contre le CD3, qui est présent sur pratiquement tous les lymphocytes T fonctionnels. Ces anticorps bispécifiques peuvent alors rapprocher suffisamment les cellules T des cellules tumorales ciblées pour les tuer comme si elles reconnaissaient, par exemple, un composant viral à la surface des cellules . Tous les composants d’un tel anticorps monoclonal modifié doivent être humanisés, c’est-à-dire basés sur un squelette d’anticorps humain, pour éviter les inévitables réponses immunitaires indésirables contre l’étrangeté d’un composant d’anticorps non humain .

De tels anticorps monoclonaux bispécifiques attirant les lymphocytes T ont d'abord été appelés BITES et étaient basés sur la fixation uniquement de la partie scFv d'un anticorps ciblant la tumeur à l'anti-CD3 . Cela a été fait en partant de l’hypothèse que la plus petite taille d’un tel anticorps modifié améliorerait son accès au cancer. On s'est cependant alors rendu compte que la partie Fc d'un anticorps était nécessaire pour éviter qu'il ne se dégrade rapidement dans le sang, ce qui limite inévitablement son accès à un cancer. De plus, pour empêcher une activité immunitaire indésirable basée sur un domaine d'anticorps Fc fonctionnel, il était nécessaire d'inactiver la fonction Fc en introduisant des mutations appropriées qui n'interféraient pas avec la stabilité de l'anticorps dans le sang lorsqu'il était administré par voie IV. Les premiers essais cliniques du traitement des cancers colorectales par des anticorps monoclonaux bispécifiques en association avec un inhibiteur de point de contrôle anti-PDL-1 ont donné des résultats prometteurs .

Les cellules immunitaires du microenvironement tumoral et leurs rôles dans l' immunothérapie

Propriétés et changements des cellules immunitaires dans le microenvironnement tumoral

Le succès de l’immunothérapie anticancéreuse, telle que les thérapies ACT et ICI, a démontré que les cellules immunitaires, en particulier les cellules T, peuvent être exploitées pour éliminer les cellules tumorales. Malgré leur efficacité clinique soutenue, seule une fraction des patients atteints de cancer en bénéficient.93 En tant que composant majeur du TME, il a été prouvé que les infiltrats immunitaires contribuent à la progression tumorale et aux réponses immunothérapeutiques.94 Par conséquent, une meilleure compréhension des deux mécanismes innés et les cellules immunitaires adaptatives du TME sont essentielles pour déchiffrer les mécanismes des immunothérapies, définir des biomarqueurs prédictifs et identifier de nouvelles cibles thérapeutiques.

Lymphocyte T

Les lymphocytes T sont devenus le centre d'intérêt de l'immunologie tumorale en raison de leur puissante capacité à tuer les tumeurs.95,96 La fonction des lymphocytes T est initiée par l'engagement des TCR avec de courts peptides d'antigènes tumoraux présentés par des molécules du complexe majeur d'histocompatibilité (CMH) ou des molécules humaines. antigène leucocytaire. Les TCR sont produits par des réarrangements génétiques impliquant un grand nombre de recombinaisons aléatoires de segments de gènes de TCR, dont le processus pourrait générer divers répertoires de TCR, conférant aux cellules T diversité et spécificité.97,98 Les TIL jouent un rôle central dans l’immunité antitumorale efficace et différents types de lymphocytes T, notamment les lymphocytes T cytotoxiques, les lymphocytes T auxiliaires (TH) et les lymphocytes T régulateurs (Tregs), sont impliqués dans les réponses immunitaires médiées par les lymphocytes T au sein de l'environnement tumoral.99

Les CTL sont les principales cellules effectrices, fonctionnant avec des molécules cytotoxiques telles que les granzymes et la perforine.100 Bien que des études aient montré que la présence de TIL, en particulier de CTL, est positivement corrélée à la survie des patients atteints de plusieurs cancers,101,102 les CTL qui infiltrent les sites tumoraux échouent souvent. pour contrôler la croissance tumorale due à l'épuisement ou au dysfonctionnement sculpté par le TME immunosuppresseur.94,103,104,105 L'épuisement des lymphocytes T, caractérisé par la régulation positive de PD-1 et d'autres molécules inhibitrices, a été initialement décrit dans des modèles murins d'infection chronique par le virus de la chorioméningite lymphocytaire106,107 et prouvé être répandu dans les cancers humains.107 Par exemple, Thommen et al. analysé les propriétés de trois populations de TIL CD8+ intratumorales avec différents niveaux d'expression de PD-1 provenant de patients atteints d'un cancer du poumon non à petites cellules (NSCLC) et a découvert que les TIL avec une expression élevée de PD-1 étaient épuisées mais prédictives des réponses aux anti-PD- 1 chez les patients atteints de CPNPC.108 De tels résultats, ainsi que l'efficacité clinique impressionnante des ICI,109,110,111 soulignent l'importance d'intervenir dans le dysfonctionnement des lymphocytes T dans le traitement du cancer.

Les lymphocytes T CD4 comprennent les lymphocytes TH et les Treg. Les cellules TH contribuent à l’immunité antitumorale soit en aidant les lymphocytes T effecteurs CD8112, soit en agissant comme des lymphocytes T cytotoxiques pour éliminer directement les cellules tumorales.113,114 En revanche, les Treg, indispensables au maintien de l’homéostasie,115 orchestrent l’immunité antitumorale en sapant directement la fonction des lymphocytes T. via des facteurs solubles immunosuppresseurs, ainsi qu'en empêchant indirectement l'activation des lymphocytes T via l'inhibition médiée par CTLA-4 des signaux co-stimulateurs des APC.116,117 Notamment, malgré l'effet du blocage de la signalisation négative pour renforcer l'amorçage des lymphocytes T, les anti-CTLA-4 les anticorps pourraient également induire une déplétion des Treg,118,119 indiquant les mécanismes complexes des ICI contribuant à l’immunité antitumorale.

Lymphocyte B

Les lymphocytes B sont des cellules immunitaires humorales qui fonctionnent dans le cadre de l’immunité humorale du système immunitaire adaptatif. En réponse à des cellules infectées ou à des cellules tumorales, les lymphocytes B se différencient en lymphocytes B mémoire ou plasmocytes, ces derniers pouvant sécréter des immunoglobulines (Ig), également appelées anticorps, pour se lier et neutraliser les antigènes cibles.120 Notamment, l'activation des cellules B Les cellules impliquent l’interaction d’antigènes avec le récepteur des cellules B (BCR), une forme d’Ig (mIg) liée à la membrane conférant aux cellules B une spécificité antigénique. Chaque cellule B héberge un BCR unique dérivé d'un pool très diversifié du répertoire BCR généré à partir du réarrangement aléatoire des segments du gène Ig.120 Le répertoire BCR comporte diverses spécificités antigéniques, et lors de la rencontre avec l'antigène, le BCR sélectionné pourrait être encore modifié. par recombinaison de changement de classe et hypermutation somatique au sein du centre germinal, aboutissant à des anticorps optimisés contre les antigènes cibles.121,122

Bien que les lymphocytes B jouent un rôle crucial dans l’immunité humorale par la production d’anticorps, ils contribuent également à l’immunité cellulaire en servant d’APC pour renforcer l’immunité médiée par les lymphocytes T et en modulant les réponses immunitaires par l’intermédiaire de cytokines ou de lymphocytes B régulateurs.123,124 De plus, les lymphocytes B aident à maintenir l'architecture des organes lymphoïdes secondaires et facilitent la formation de structures lymphoïdes tertiaires (TLS), des structures hautement organisées composées d'agrégats de cellules immunitaires telles que les cellules T, les cellules B et les DC folliculaires, sur les sites d'inflammation chronique et de tumeurs.125 Les TLS sont particulièrement importantes. pour le recrutement et l’activation locale des lymphocytes B et des lymphocytes T, et contribuent ainsi à l’immunité à long terme.125,126

En raison de la diversité de leurs fonctions dans l’immunité humorale et cellulaire, les lymphocytes B présentent une diversité phénotypique dans l’immunité antitumorale.127 Il a été démontré que les lymphocytes B infiltrant les tumeurs (TIB) favorisent la progression tumorale en inhibant les réponses immunitaires médiées par les lymphocytes T en sécrétant des médiateurs solubles. qui stimulent les fonctions proangiogéniques et protumorigènes des cellules myéloïdes ou en produisant des facteurs qui facilitent la transduction du signal dans les cellules cancéreuses.128,129,130 Cependant, contrairement aux effets favorisant le cancer, de plus en plus d'études ont montré que les cellules B fonctionnent dans l'immunité antitumorale et pourraient favoriser le pronostic du patient. . Il a été démontré que les TIB CD20+ sont en corrélation avec un pronostic favorable chez les patientes atteintes d'un CPNPC et d'un cancer de l'ovaire, éventuellement en agissant comme des APC pour augmenter les réponses cytolytiques des lymphocytes T.131,132 Notamment, Cabrita et al. ont révélé que la formation de TLS, ainsi que la coapparition de lymphocytes B CD20+ et de lymphocytes T CD8+ dans les tumeurs, étaient associées à une survie améliorée des patients atteints de mélanomes métastatiques et pouvaient prédire les résultats cliniques des ICI.133 Conformément à ces observations, les lymphocytes B ont été impliqués dans les réponses d’immunothérapie. Hollern et coll. ont découvert que les ICI pouvaient induire l'activation des cellules T folliculaires auxiliaires et des cellules B, et que les cellules B activées pouvaient faciliter les réponses antitumorales en sécrétant des anticorps et en activant les cellules T par la présentation d'antigènes dans des modèles murins à forte charge de mutations de cancer du sein triple négatif.134 Concordant Avec ces découvertes dans l’étude murine, les investigations cliniques soulignent également l’importance des cellules B, accompagnées de TLS, dans l’immunothérapie du cancer. Jahrsdörfer et coll. ont illustré que les cellules B pouvaient produire du granzyme B et obtenir une capacité cytotoxique après une activation basée sur l'IL-21 dans la B-CLL.135 De plus, Petitprez et al. ont découvert qu'un sous-type de patients atteints de sarcome des tissus mous, caractérisé par la présence de TLS contenant des cellules B et d'autres cellules immunitaires, présentait une survie améliorée et un taux de réponse élevé au blocage de PD-1.136 De manière cohérente, Helmink et al. ont montré que les lymphocytes B CD20+ étaient colocalisés avec les lymphocytes T dans les TLS de tumeurs de patients atteints de mélanome métastatique et de carcinome rénal métastatique (CCR) sensibles au traitement ICI.125 En outre, ils ont en outre identifié une expansion clonale significative et une diversité de BCR chez les répondeurs, fournissant des informations sur les rôles essentiels des cellules B et des TLS dans l’immunothérapie du cancer.

Par conséquent, ces résultats mettent en évidence les rôles cruciaux des cellules B dans la régulation immunitaire antitumorale et indiquent que les cellules B et les TLS ont des applications significatives dans le traitement du cancer, bien que des recherches plus approfondies soient nécessaires pour éclairer les mécanismes des réponses médiées par les cellules B aux immunothérapies.

Lymphocyte NK

Les cellules NK sont des cellules lymphoïdes innées prototypiques qui exercent des fonctions cytotoxiques sans spécificité du CMH et complètent ainsi la lyse tumorale restreinte au CMH médiée par les cellules T cytotoxiques.137,138 Les cellules NK éradiquent directement les cellules tumorales via des granules cytolytiques et coopèrent avec d'autres cellules immunitaires via des cytokines proinflammatoires et chimiokines.138,139,140 Il est important de noter que l'activation des cellules NK est médiée par l'action combinée de récepteurs activateurs et inhibiteurs exprimés à la surface des cellules NK. Plus précisément, les récepteurs inhibiteurs interagissent avec les molécules du CMH de classe I exprimées sur les cellules normales et contribuent à l'autotolérance des cellules NK, tandis que les récepteurs activateurs détectent les signaux de stress cellulaire associés à une infection virale ou à la tumorigenèse. lorsque les cellules infectées par un virus ou les cellules tumorales perdent le CMH. expression de classe I, conduisant à l'activation de NK et à la fonction effectrice.139 Cependant, de nouvelles études ont indiqué que les cellules NK présentaient une fonction entravée avec une activité cytotoxique réduite et une expression altérée des cytokines proinflammatoires dans le TME. 139 Böttcher et al. ont découvert que les cellules NK des tumeurs peuvent recruter des cellules cDC1 dans le TME pour faciliter l'immunité antitumorale, tandis que les fonctions tumorales peuvent produire de la prostaglandine E2 pour altérer les cellules NK, conduisant à une évasion immunitaire.140 Par par conséquent, les cellules NK pourraient également servir de cibles possibles.

Plusieurs immunothérapies basées sur les NK ont été explorées, notamment le transfert adoptif de cellules NK autologues, qui fait référence à la transfusion de cellules NK activées et développées ex vivo chez des patients ;141 les thérapies cellulaires CAR-NK, qui impliquent la transfusion de cellules NK modifiées exprimant des CARs. contre un antigène tumoral spécifique142 ; les thérapies à base de cytokines, qui impliquent l'infusion de cytokines spécifiques pour augmenter l'activité des cellules NK ;143 et les thérapies basées sur les mAb, faisant référence à l'administration d'anticorps pour bloquer les récepteurs inhibiteurs sur les cellules NK.144

À l'instar des ICI, qui bloquent les voies d'inhibition des cellules T, le blocage des récepteurs antagonistes des cellules NK s'avère également prometteur, et plusieurs récepteurs antagonistes des cellules NK ont été explorés pour leur potentiel thérapeutique et leur utilisation clinique. .145,146,147 La famille des récepteurs d'immunoglobulines tueuses (KIR) et l'hétérodimère CD94/NKG2A sont les principaux récepteurs inhibiteurs des cellules NK humaines,145 et les anticorps ciblant les KIR, seuls ou en combinaison avec d'autres agents thérapeutiques, peuvent améliorer l'activité antitumorale des cellules NK.146 De plus, les anticorps ciblant NKG2A montrent également une efficacité dans le déclenchement. Les réponses des cellules NK147 et le monalizumab, un nouvel anticorps anti-NKG2A, sont actuellement évalués pour leur efficacité antitumorale dans des essais cliniques. Il est important de noter qu'en plus des récepteurs inhibiteurs, des récepteurs activateurs pourraient également être exploités, par exemple en administrant des cytokines pour réguler positivement leur expression ou en délivrant des anticorps recouvrant les cellules cibles pour provoquer une cytotoxicité NK.145 Comme exemple encourageant de telles approches, Andrade et al. conçus des anticorps pour empêcher les cellules cancéreuses humaines de perdre la surface cellulaire MICA et MICB, deux molécules induites par le stress reconnues par l'activation des récepteurs de NKG2D sur les cellules NK, et a découvert que ces anticorps inhibaient la croissance tumorale grâce à une immunité antitumorale accumulée médiée principalement par les cellules NK.144 ensemble, l'exploitation des cellules NK à des fins thérapeutiques est une option prometteuse et mérite une exploration plus approfondie

Cellules myéloïdes

Les cellules de la lignée myéloïde englobent des populations cellulaires hétérogènes jouent un rôle essentiel dans l’immunité tumorale.149

Neutrophiles

Bien que les neutrophiles, le sous-type de granulocytes le plus courant, assurent généralement une protection innée contre les infections bactériennes et fongiques, leur rôle dans l'immunité tumorale reste controversé.151 Szczerba et al. ont montré que les neutrophiles escortaient les cellules tumorales circulantes (CTC) dans la circulation sanguine et facilitaient le potentiel métastatique des CTC152, tandis que Ponzetta et al. ont découvert que les neutrophiles étaient essentiels à la polarisation d'un sous-ensemble de cellules T non conventionnelles présentant un phénotype inné et bénéficiaient ainsi de l'immunité antitumorale.153 De plus, Fridlender et al. ont découvert que les neutrophiles avaient différents états d'activation dans le TME, le phénotype N1 assumant une fonction antitumorigène et le phénotype N2 assumant une fonction protumorigène.154 Ces résultats soulignent ensemble la diversité fonctionnelle des neutrophiles associés aux tumeurs (TAN). Des recherches plus approfondies sont nécessaires pour la dissection complète des TAN dans les cancers humains, ce qui pourrait ouvrir de nouvelles opportunités de régulation des neutrophiles en tant que mode de traitement du cancer.

Cellule dendritique

Les DC sont les APC clés et deux sous-ensembles majeurs de DC, Les CD plasmacytoïdes (pDC) et les DC classiques ou conventionnelles (cDC) ont été identifiées.155

Les pDC sont capables de produire des niveaux élevés d'interféron de type I et jouent un rôle important dans la modulation de l'immunité innée et adaptative.156 Bien que les pDC aient été initialement reconnues pour Leurs rôles dans l'immunité antivirale, l'intérêt récent s'est tourné vers leur contribution à la tumorigenèse. Il a été rapporté que les produits de sécrétion des pDC, en particulier l'IFN de type I, avaient des fonctions à la fois immunogènes et tolérogènes dans l'immunité tumorale.157,158 Ces cytokines contribuent à un TME immunostimulateur en favorisant la maturation et l'activation des DC et des macrophages proinflammatoires, en augmentant la cytotoxicité des NK. et les lymphocytes T, et en facilitant la différenciation des lymphocytes B activés en plasmocytes ;52,159,160 ; ils conduisent également un TME immunosuppresseur en recrutant des Treg ou en induisant l'expression de molécules immunomodulatrices telles que celles impliquées dans les voies de régulation négatives.158,160,161. De plus, les pDC peuvent agissent comme des APC professionnels pour réguler les réponses immunitaires antitumorales.157 Ainsi, les rôles complexes des pDC dans l’immunité tumorale restent insaisissables.

Les cDC se composent de deux sous-types, décrits comme cDC1 et cDC2, qui démontrent différents phénotypes, fonctions et dépendances aux facteurs de transcription.162 Les cDC1 sont spécialisés dans la présentation d'antigènes sur les molécules du CMH de classe I aux cellules T CD8, tandis que les cDC2 sont compétents dans la présentation des antigènes sur les molécules du CMH. molécules de classe II aux cellules T CD4.163 Les cDC1 contribuent à l'immunité antitumorale par des effets locaux dans le TME et par la délivrance d'antigènes aux ganglions lymphatiques drainant la tumeur (dLN). Plus précisément, les cDC1 du TME sécrètent des chimiokines telles que CXCL9 et CXCL10 pour faciliter le recrutement des cellules T effectrices et des cellules NK dans les tumeurs, et produisent des cytokines pour aider à maintenir les fonctions cytotoxiques des cellules effectrices.164 De plus, les cDC1 peuvent migrer vers les dLN. et délivrent des peptides antigéniques tumoraux aux lymphocytes T CD8 naïfs, conduisant à l'activation et au déclenchement de réponses immunitaires spécifiques à l'antigène.165 Les cDC2 constituent le sous-ensemble de DC le plus fréquent et le plus hétérogène, et ils favorisent un large éventail de systèmes immunitaires médiés par les lymphocytes T CD4. réponses.166,167,168 Bien qu’on suppose qu’ils fonctionnent principalement en activant les lymphocytes T CD4, la fonction exacte des cDC2 dans l’immunité antitumorale reste insaisissable et un intérêt croissant s’est porté sur le déchiffrement de l’hétérogénéité et de la fonction des cDC2 dans le TME.

Macrophage

Les macrophages sont des cellules phagocytaires, comprenant une population hétérogène aux propriétés phénotypiques et fonctionnelles complexes dans le TME. Les macrophages peuvent éliminer les cellules malignes par phagocytose ou en produisant des facteurs solubles pour induire l'apoptose des cellules tumorales.169 En plus de leur capacité directe à détruire les tumeurs, les macrophages jouent un rôle important dans la modulation de la progression tumorale par le biais de mécanismes tels que l'angiogenèse, la fibrose et l'immunosurveillance. Les macrophages pourraient réguler l'angiogenèse dans le TME en sécrétant différentes molécules pour mobiliser ou neutraliser le facteur de croissance endothélial vasculaire afin d'exercer des fonctions proangiogéniques ou antiangiogéniques.170 De même, les macrophages sont également des orchestrateurs cruciaux de la fibrose associée aux tumeurs par le biais de différents médiateurs pour favoriser ou inhiber l'accumulation de matrice extracellulaire et pour modifier le phénotype des fibroblastes voisins.171,172 La fibrose induite pourrait réguler l'infiltration et l'activation des cellules T. De plus, les macrophages peuvent médier l'activation des lymphocytes T par l'interaction cellulaire en produisant de l'IL-12 et en exprimant des molécules co-stimulatrices, notamment CD86, alors qu'ils peuvent médier la suppression des lymphocytes T en exprimant des molécules inhibitrices des lymphocytes T, en sécrétant des cytokines immunosuppressives ou en favorisant l'activation des lymphocytes T. recrutement de Tregs immunosuppresseurs.72 Ainsi, les macrophages associés aux tumeurs (TAM) ont des effets profonds sur le TME et peuvent offrir de nouvelles opportunités pour l'immunothérapie du cancer.

Le cycle cancer-immunité : indication, génotype et immunotype

Résumé

Le cycle cancer-immunité fournit un cadre pour comprendre la série d’événements qui génèrent des réponses immunitaires anticancéreuses. Il met l’accent sur la nature itérative de la réponse, dans laquelle la destruction des cellules tumorales par les lymphocytes T déclenche des cycles ultérieurs de présentation d’antigène et de stimulation des lymphocytes T, maintenant ainsi une immunité active et l’adaptant à l’évolution de la tumeur. N’importe quelle étape du cycle peut devenir limitante, rendant le système immunitaire incapable de contrôler la croissance tumorale. Ici, nous mettons à jour le cycle cancer-immunité sur la base des progrès remarquables de la dernière décennie. La compréhension du mécanisme d’inhibition des points de contrôle a évolué, tout comme notre vision du rôle des cellules dendritiques dans le maintien de l’immunité antitumorale. Nous tenons également compte du rôle du microenvironnement tumoral dans la facilitation, et non seulement dans la suppression, de la réponse anticancéreuse, et discutons de l’importance de prendre en compte le phénotype immunologique d’une tumeur, « l’immunotype ». Même si ces nouvelles connaissances ajoutent une certaine complexité au cycle, elles fournissent également de nouvelles cibles pour la recherche et l’intervention thérapeutique.

Introduction

En seulement 15 ans, l’avènement de l’immunothérapie du cancer a révolutionné à la fois la pratique clinique de l’oncologie et notre compréhension de la biologie du cancer. Une proportion croissante de patients atteints de cancer reçoivent désormais des agents immunothérapeutiques comme traitement standard au début et à la fin de la maladie. Ces patients représentent un éventail de plus en plus large d’indications et de génotypes de cancer, ce qui témoigne de la probabilité que le système immunitaire joue un rôle fondamental dans pratiquement tous les types et stades de cancer. Cette généralité, combinée au potentiel d’avantages et de sécurité à long terme, a stimulé la croissance remarquable du domaine et promet de le faire pour les années à venir. Cela distingue également l’immunothérapie anticancéreuse de presque toutes les autres stratégies thérapeutiques, qui reposent généralement sur le ciblage direct des cellules tumorales. Le ciblage direct crée des pressions de sélection qui entraînent généralement une résistance rapide et une progression tumorale. Bien que les patients puissent devenir et deviennent effectivement résistants aux immunothérapies, en traitant le système immunitaire, la pression de sélection sur la tumeur est indirecte. De plus, la réponse immunitaire anticancéreuse est intrinsèquement adaptative, ce qui représente un plus grand défi pour la tumeur et explique probablement le bénéfice de survie globale prolongé observé lorsque l’immunothérapie réussit. Néanmoins, il reste que la majorité des patients ne parviennent pas à obtenir des réponses durables, une limitation qui représente notre plus grand défi thérapeutique permanent. Bien que le rôle du système immunitaire dans le cancer soit étudié depuis des décennies, le regain d’intérêt actuel est motivé par les résultats observés en clinique, initiés par des patients traités avec des anticorps dirigés contre les « points de contrôle » immunitaires CTLA4 et PD-L1-PD-1.1. Les résultats des essais avec ces agents ont attiré l’attention sur le rôle clé des lymphocytes T dans l’immunité anticancéreuse et, dans le cas de l’axe PD-L1-PD-1, sur le phénomène d’épuisement des lymphocytes T.2 ,3 ,4 L’introduction du cycle cancer-immunité (cycle CI) en 2013 a montré que les lymphocytes T ne réagissent ni ne fonctionnent par eux-mêmes, mais existent dans le contexte d’une série d’étapes, dont certaines sont même extrinsèques au système immunitaire et au cancer. (Figure 1).5 Ces étapes sont liées dans un cycle, ce qui implique que (1) toute étape individuelle a le potentiel de limiter le taux de génération d’une immunité optimale et (2) une immunité anticancéreuse réussie a le potentiel de s’auto-renforcer au cours de la réponse. Même les stratégies thérapeutiques qui créent une « immunité synthétique », comme la thérapie cellulaire adoptive, l’utilisation d’anticorps engageant les cellules immunitaires ou la thérapie cellulaire CAR-T, doivent fonctionner dans le contexte du cycle CI. Au cours des 10 dernières années, une plus grande attention a été accordée aux mécanismes qui sous-tendent chacune des étapes du cycle de l’IC, les travaux modifiant dans certains cas certaines hypothèses de longue date (par exemple, l’importance de l’épuisement des lymphocytes T). Pourtant, la compréhension de base de ces étapes commence seulement maintenant à rattraper les données cliniques qui ont à la fois revigoré le domaine et fourni des informations mécanistes significatives. L’écart se réduit également parce que le rythme des progrès dans l’identification d’agents thérapeutiques efficaces au-delà de l’axe PD-1 a ralenti. Il existe néanmoins un potentiel exceptionnel de découverte de nouvelles thérapies, mais le rythme des découvertes s’accélérera à mesure que nous en apprendrons davantage sur chacune des étapes du cycle et sur la manière dont elles s’articulent. Cette revue vise à résumer nos progrès dans la compréhension de chaque étape et à identifier les principales inconnues, défis et opportunités pour la prochaine décennie.

Au cours des 10 dernières années, une plus grande attention a été accordée aux mécanismes qui sous-tendent chacune des étapes du cycle de l’IC, les travaux modifiant dans certains cas certaines hypothèses de longue date (par exemple, l’importance de l’épuisement des lymphocytes T). Pourtant, la compréhension de base de ces étapes commence seulement maintenant à rattraper les données cliniques qui ont à la fois revigoré le domaine et fourni des informations mécanistes significatives. L’écart se réduit également parce que le rythme des progrès dans l’identification d’agents thérapeutiques efficaces au-delà de l’axe PD-1 a ralenti. Il existe néanmoins un potentiel exceptionnel de découverte de nouvelles thérapies, mais le rythme des découvertes s’accélérera à mesure que nous en apprendrons davantage sur chacune des étapes du cycle et sur la manière dont elles s’articulent. Cette revue vise à résumer nos progrès dans la compréhension de chaque étape et à identifier les principales inconnues, défis et opportunités pour la prochaine décennie.

Le cadre du cycle CI et l’environnement tumoral

Le cadre de base du cycle CI reste inchangé depuis son introduction, y compris une modification ultérieure pour souligner que les cellules T dérivées du sang doivent souvent traverser une barrière stromale avant d'atteindre la tumeur elle-même.5 Toutefois, sur la base de travaux récents, un certain nombre de nouveaux concepts importants doivent être soulignés. Même au sein d’indications de cancer individuelles, les tumeurs peuvent toujours être considérées comme présentant différents phénotypes immunologiques, ou « immunotypes ». Les trois immunotypes classiques, immunitaire enflammé, immunitaire exclu et immunodéprimé, sont définis respectivement comme des tumeurs contenant un infiltrat immunitaire abondant, des tumeurs dans lesquelles l'infiltrat des lymphocytes T est limité au stroma tumoral par opposition au parenchyme tumoral, et des tumeurs qui ne présentent pas d'immunotypes. infiltrat immunitaire (Figure 2).6 ,7 ,8 Bien que les immunotypes soient probablement une simplification excessive de ce qui pourrait être une caractéristique dynamique des tumeurs, qui peut également être modifiée au cours de l'évolution de la tumeur ou par une intervention thérapeutique,9 ils représentent un système de classification utile basé sur un mécanisme. Les immunotypes apparaissent à différentes fréquences dans différentes indications. Par exemple, le cancer de la prostate, le cancer du côlon et le mélanome non traités présentent le plus souvent des phénotypes désertiques, exclus et inflammatoires, respectivement.7 Néanmoins, il est essentiel de reconnaître que les trois types immunitaires surviennent également chez différents patients dans chacune de ces indications ; cela est vrai pour tous les types de tumeurs solides, quelle qu’en soit l’origine. En conséquence, les immunotypes continuent de représenter un cadre utile pour comprendre les bases mécanistes de la réponse et de l’absence de réponse et pour orienter les recherches futures. Étant donné que la plupart des réponses des patients se produisent lorsqu'une tumeur présente l'immunotype enflammé, la découverte des facteurs qui contribuent à la formation des immunotypes exclus ou désertiques facilitera les efforts de découverte ciblés et, espérons-le, augmentera considérablement le pourcentage de patients réactifs. Étant donné que les mécanismes responsables de ces immunotypes sont essentiels au développement de meilleures immunothérapies, il est simpliste, voire trompeur, de qualifier les tumeurs de simplement chaudes (présence de cellules T) ou froides (absence de cellules T). Par exemple, les tumeurs immuno-exclues possèdent des lymphocytes T, mais ces derniers sont spatialement restreints aux cellules tumorales et sont donc généralement résistants au blocage des points de contrôle.

Il semble probable que le stroma tumoral, ou plus largement le microenvironnement tumoral (TME), joue un rôle clé dans la détermination de l’immunotype ainsi que de la trajectoire immunitaire et du devenir des tumeurs. Non seulement les lymphocytes T, mais aussi les cellules du système immunitaire inné (par exemple, les monocytes, les granulocytes, les cellules tueuses naturelles [NK]) et les cellules non immunitaires (par exemple, les fibroblastes associés au cancer ou CAF) revêtent une importance exceptionnelle.10 ,11 ,12 ,13 Ces types de cellules collaborent pour former un stroma fibreux riche en collagène qui restreint l’immunité des lymphocytes T en supprimant la fonction des lymphocytes T et en limitant physiquement leur migration vers les nids tumoraux.14 De manière quelque peu paradoxale, le TME peut également promouvoir l’immunité anticancéreuse, en partie en générant des agrégats lymphoïdes péri-tumoraux ou des structures lymphoïdes tertiaires (TLS), qui sont associés à de meilleures réponses des lymphocytes T et à de meilleurs résultats cliniques.15 La composition et la fréquence des TLS apparaissent comme des caractéristiques clés associées à la réponse à l’immunothérapie, reflétant peut-être leur rôle dans l’amplification de la réponse des lymphocytes T anti-tumoraux dans le TME. Ces points seront examinés plus en détail ci-dessous. Le cancer et la génétique germinale sont également des déterminants importants des résultats de l’immunothérapie et des événements indésirables ; ils représentent également des facteurs potentiels d’immunotype. Les tumeurs génèrent une diversité génétique liée au type de cellule d’origine et à l’évolution de la tumeur. Il est désormais admis, notamment à partir de données humaines, que cette caractéristique est intimement liée au fonctionnement du cycle CI et doit être considérée comme un facteur déterminant.16

De manière quelque peu paradoxale, le TME peut également promouvoir l’immunité anticancéreuse, en partie en générant des agrégats lymphoïdes péri-tumoraux ou des structures lymphoïdes tertiaires (TLS), qui sont associés à de meilleures réponses des lymphocytes T et à de meilleurs résultats cliniques.15 La composition et la fréquence des TLS apparaissent comme des caractéristiques clés associées à la réponse à l’immunothérapie, reflétant peut-être leur rôle dans l’amplification de la réponse des lymphocytes T anti-tumoraux dans le TME. Ces points seront examinés plus en détail ci-dessous. Le cancer et la génétique germinale sont également des déterminants importants des résultats de l’immunothérapie et des événements indésirables ; ils représentent également des facteurs potentiels d’immunotype. Les tumeurs génèrent une diversité génétique liée au type de cellule d’origine et à l’évolution de la tumeur. Il est désormais admis, notamment à partir de données humaines, que cette caractéristique est intimement liée au fonctionnement du cycle CI et doit être considérée comme un facteur déterminant.16 L’altération conceptuelle la plus spectaculaire dans notre compréhension du cycle concerne peut-être l’une de ses caractéristiques les plus élémentaires : la fonction du compartiment des lymphocytes T et sa régulation par les cellules dendritiques (DC). Le dysfonctionnement des lymphocytes T dans les tumeurs est souvent associé à l’accumulation de lymphocytes T épuisés (cellules Tex), des cellules vivantes mais présentant une activité effectrice réduite.2 Initialement définies pour les lymphocytes T dans les infections virales chroniques, puis étendues aux tumeurs, on pense que les cellules Tex s'accumulent lorsque la quantité d'antigène dépasse la capacité de celui-ci à être éliminé par les lymphocytes T spécifiques de l'antigène. Les cellules Tex sont caractérisées par l'expression accrue de divers récepteurs co-inhibiteurs, dont le plus important est PD-1 mais comprend également LAG3, TIM3 et TIGIT ; ces récepteurs sont également des marqueurs de l’activation des lymphocytes T. Toutefois, compte tenu de leur expression accrue à l’état d’épuisement, il était largement présumé que le blocage de la capacité des récepteurs co-inhibiteurs à se lier à leurs récepteurs respectifs inverserait l’épuisement et revigorerait l’activité anti-tumorale.17 Cela était particulièrement vrai pour PD-1 et TIGIT, dont les ligands sont souvent augmentés sur les cellules tumorales. Sans cette inversion, il a été supposé que les cellules Tex resteraient actives de manière sous-optimale en tant qu'effecteurs en raison de leur faible teneur en facteurs cytolytiques (par exemple, granzymes) et en cytokines.

Toutefois, au cours des dernières années, les opinions concernant le rôle du blocus des points de contrôle ont considérablement évolué. Les cellules Tex acquièrent un état épigénétique fortement altéré qui ne peut pas être facilement inversé.18 ,19 ,20 ,21 Par conséquent, ils sont susceptibles de refléter une voie de différenciation terminale qui ne sera probablement pas la seule ou la cible la plus pertinente du blocus des points de contrôle. De plus, dans le cas de PD-1, la source la plus importante de PD-L1 n’est peut-être pas la cellule tumorale, mais plutôt les CD présentatrices d’antigène qui stimulent en premier lieu les cellules T spécifiques de la tumeur.22 Ainsi, plutôt que d’agir pour inverser l’épuisement, le blocage des points de contrôle peut agir pour empêcher le développement du phénotype épuisé et le faire plus tôt dans la voie de différenciation terminale des lymphocytes T. En outre, ces résultats soulignent que les CD peuvent jouer un rôle essentiel non seulement dans l’amorçage ou l’activation des réponses des lymphocytes T dans les ganglions lymphatiques drainants (dLN), mais également dans le soutien des réponses des lymphocytes T après leur arrivée dans la tumeur.1 Hormis les inhibiteurs de points de contrôle, dont trois cibles biologiques ont été approuvées pour une utilisation clinique (ciblant CTLA4, PD-L1/PD-1, Lag-3) ou sont en phase d'essais cliniques avancés (ciblant TIGIT), il n'y a pas eu de véritables avancées thérapeutiques au cours de la dernière décennie qui agissent en modifiant l’immunité endogène contre le cancer. Les progrès récents dans les vaccins contre le cancer dans le contexte pré-métastatique pourraient laisser présager la prochaine avancée significative.23 ,24 Étant donné que les CD sont désormais considérées comme essentielles non seulement pour initier les réponses des lymphocytes T au début du cycle d’IC (à la fois endogène et après la vaccination), mais aussi pour les maintenir, la régulation de l’activation ou de la « maturation » des CD réapparaît comme un élément clé. élément essentiel dans la conduite du cycle CI. À ce stade, les interférons de type I (IFN) sont probablement les composants les plus importants, tout comme les divers agents qui induisent la réponse à l'IFN (par exemple, STING, lipides immunogènes, certains ligands du TLR, capteurs cytosoliques tels que MDA5 et RIG-I, ADN éléments de réponse aux dommages).25 ,26 ,27

Dans le domaine de l’immunité synthétique, les cellules CART ainsi que les engageurs de lymphocytes T dirigés par CD328 sont apparues comme des approches efficaces et largement approuvées pour modifier le cycle de l’IC dans les hémopathies malignes en contournant la nécessité de produire des réponses de lymphocytes T endogènes.29 Ces approches doivent encore négocier le côté effecteur du cycle de l’IC, étant soumises à des mécanismes d’immunosuppression et à une exigence apparente, au moins dans le cas de la thérapie cellulaire adoptive, que les CD optimisent leur activité.30 L’activité la plus impressionnante est actuellement limitée à certains lymphomes, leucémies et myélomes, bien que certains indices suggèrent que les tumeurs solides pourraient éventuellement céder le pas aux thérapies cellulaires ou engageantes, en particulier lorsqu’elles sont ciblées sur les cellules cancéreuses via les récepteurs des lymphocytes T spécifiques de la tumeur.31 ,32 ,33 En effet, les lymphocytes T transférés de manière adoptive (dans des modèles murins) peuvent conduire à la génération de réponses endogènes des lymphocytes T à des antigènes non spécifiques aux cellules injectées (« propagation de l’antigène »).34 ,35 Cette observation est cohérente avec une prédiction fondamentale du cycle CI : la destruction des lymphocytes T conduisant à la persistance et à l’amorçage de réponses de lymphocytes T nouvelles ou existantes. Au vu de ces avancées majeures, nous pensons qu’il est nécessaire de modifier la vision initiale du cycle CI pour inclure un rôle clé pour les TME, en particulier les CD, dans la régulation et le maintien de la réponse anti-tumorale des lymphocytes T. Comme illustré ici (Figure 3), ceci est mieux illustré par un « sous-cycle » qui se produit au niveau du site tumoral lors de l'entrée de cellules T dérivées de dLN dans la tumeur (à l'étape 5 du cycle CI). Nous proposons que ces cellules T rencontrent des cellules présentatrices d'antigènes (en particulier les DC) disséminées dans le parenchyme tumoral, dans des agrégats lymphoïdes associés à la tumeur ou des TLS morphologiquement identifiables. Les cellules T peuvent alors se développer et se différencier (par exemple, effecteur, mémoire ou épuisement), conduisant à la destruction directe des cellules tumorales et peut-être à l'initiation d'un « tourbillon » TME local du cycle CI. Ce point de vue met l’accent sur un rôle beaucoup plus important et complexe du TME dans le soutien et la suppression de l’immunité contre le cancer (étapes 5, 6 et 7 du cycle CI). Il est concevable que ce rôle implique une gamme de nouvelles cibles thérapeutiques potentielles. La figure 4 met en évidence certaines des molécules ou interactions connues pour influencer les comportements des lymphocytes T tout au long du cycle et du sous-cycle de l'IC pour illustrer la gamme de sites potentiels d'intervention.

Immunosuppression par les fibroblastes associés au cancer

L’avancée conceptuelle la plus importante est probablement l’appréciation du rôle clé probablement joué par le compartiment des fibroblastes, les fibroblastes associés au cancer ou « CAF ». Les CAF se développent à partir des fibroblastes lors de l'exposition aux signaux d'activation des cellules tumorales ainsi qu'aux modifications des gradients et de la disponibilité de l'oxygène et des métabolites et jouent un rôle clé dans l'établissement de l'architecture matricielle du TME.13 ,36 ,37 ,38 Les CAF présentent une pléiotropie fonctionnelle remarquable, influençant diverses caractéristiques du cancer telles que l’initiation de la tumeur, le métabolisme, la progression et les métastases, l’immunité anticancéreuse, l’angiogenèse, la pénétration des médicaments et les réponses thérapeutiques.39 ,40 ,41 ,42 ,43 ,44 ,45 Ces fonctions sont dues en partie à leurs rôles décisifs dans la formation du milieu matriciel complexe et de la mécanique des tissus dans lesquels les tumeurs se développent et métastasent. Bien que les CAF soient étudiés depuis des décennies, il manque encore dans ce domaine un cadre consensuel qui capture les sous-ensembles et états cellulaires, les marqueurs de surface cellulaire, les facteurs de transcription définissant la lignée, les origines développementales, les modèles de localisation et les fonctions. Les technologies omiques unicellulaires, en particulier l’avènement du séquençage de l’ARN unicellulaire (scRNA-seq), ont rapidement fait progresser notre compréhension des CAF, en fournissant une granularité sur de nouveaux marqueurs, des identités de sous-ensembles et la génération d’outils pour les études mécanistes. Trois grandes classes de CAF sont observées dans la plupart des tumeurs solides humaines : les CAF myofibroblastiques (myCAF), les CAF inflammatoires (iCAF) et les CAF présentateurs d'antigènes (apCAF).13 Les MyCAF constituent un sous-type important de CAF dans la plupart des cancers solides humains et produisent de grandes quantités de matrice extracellulaire (MEC) et d'autres molécules associées à la fibrose, en particulier dans les tumeurs à un stade avancé. La configuration CAF de l’architecture matricielle affecte le caractère invasif des cellules cancéreuses, l’infiltration des cellules immunitaires, la vascularisation, la rigidité des organes et la pénétration des médicaments.46 ,47 ,48 ,49 ,50 Les MyCAF sont également immunomodulateurs et présentent le potentiel de supprimer et de compartimenter les lymphocytes T CD8 et d'autres immunocytes.51 ,52 Produisant un large éventail de cytokines et de chimiokines, les iCAF sécrètent l'interleukine (IL)-6 et les ligands de chimiokine CCL2 et CXCL12 et peuvent jouer un rôle immunosuppresseur ; ces cellules dominent le compartiment CAF dans certains contextes métastatiques.53 ,54 ,55 ,56 Les CAF présentateurs d'antigènes sont similaires aux iCAF dans l'expression de facteurs immunomodulateurs, mais expriment également des niveaux relativement élevés de molécules du complexe majeur d'histocompatibilité de classe II (CMH classe II) et induisent le recrutement de cellules T (Treg) régulatrices.57 ,58

Le développement de MyCAF dépend de la signalisation TGF-β intrinsèque aux fibroblastes, de l'activation mécanique induite par la force et d'une contractilité accrue, alors que l'IL-1 et le TNFα sont censés induire des iCAF. Il est intéressant de noter que les iCAF peuvent provenir de cellules mésothéliales via une transition mésothéliale vers mésenchymateuse.58 Paradoxalement, les mêmes sous-ensembles de CAF peuvent présenter des fonctions favorisant et limitant les tumeurs dans des contextes distincts, soulignant la nécessité de recherches mécanistiques supplémentaires pour élucider systématiquement les complexités fonctionnelles et développementales sous-jacentes de ces cellules.13 ,59 ,60 ,61 ,62 Dans les données cliniques, les signatures génétiques spécifiques à myCAF sont associées à une survie réduite des patients et à une mauvaise réponse aux thérapies chimio, immunitaires et ciblées sur les tumeurs. Les iCAF et les apCAF sont plus difficiles à étudier dans le contexte des résultats pour les patients atteints de cancer en raison du manque de marqueurs discrets et de signatures génétiques robustes. Néanmoins, les CAF sont généralement associés à la fois à la promotion de la progression tumorale et à l’absence de réponse aux traitements anticancéreux, bien que des associations anti-tumorales aient également été observées. Une caractéristique des tumeurs immunitairement exclues est le réseau dense et hautement aligné de fibres matricielles organisées circonférentiellement autour des tumeurs avec les myCAF et les cellules T CD8.63 ,64 Dans cette niche stromale, les lymphocytes T CD8 migrent le long des fibres de collagène et présentent des déficiences fonctionnelles qui entravent leur capacité à répondre efficacement aux inhibiteurs de blocage des points de contrôle et à s'infiltrer en contact direct avec la tumeur.14 ,63 ,65 De plus, la matrice déposée par le CAF est associée à une infiltration réduite des tumeurs pulmonaires par les lymphocytes T et les CD ainsi qu'à des altérations des états TAM.66 Des études précliniques suggèrent que l’absence de réponse thérapeutique au blocage des points de contrôle immunitaire et à la chimiothérapie est due au moins en partie aux effets de la signalisation TGF-β.9 ,14 ,66 ,67 ,68 Des travaux mécanistiques supplémentaires sont nécessaires pour comprendre comment le TGF-β et les myCAF modulent les lymphocytes T CD8 dans la niche stromale péritumorale.69 ,70 Bien que de nombreuses questions restent sans réponse concernant l’immunotype immuno-exclu, quelques caractéristiques sont claires. Premièrement, les lymphocytes T CD8 ne sont ni immobiles dans cette niche ni obstrués par une paroi matricielle.63 Deuxièmement, les lymphocytes T CD8 exclus peuvent être sauvés par des interventions qui perturbent l’architecture stromale, permettant aux lymphocytes T de s’infiltrer directement au contact des cellules tumorales et d’éradiquer les cellules cancéreuses14.

ainsi, les lymphocytes T exclus ne représentent pas un état dysfonctionnel ou terminal. Le « problème » des lymphocytes T CD8 dans les tumeurs immuno-exclues est davantage lié aux caractéristiques de la microarchitecture péritumorale qui favorisent leur rétention dans le compartiment stromal plutôt qu’à un recâblage strictement intrinsèque et irréversible de la physiologie des lymphocytes T CD8.

Immunosuppression par le compartiment myéloïde

Les cellules myéloïdes constituent le type de cellule le plus abondant dans les cancers solides, au-delà des cellules cancéreuses elles-mêmes, avec des macrophages, des monocytes et des cellules myéloïdes immatures (également appelées cellules suppressives d'origine myéloïde ou MDSC) comprenant près de la moitié de toutes les cellules du microenvironnement tumoral.71 ,72 ,73 Les neutrophiles et les DC sont également présents dans la plupart des cancers solides humains, mais représentent une fraction beaucoup plus petite (<10 %) du compartiment myéloïde tumoral. Les cellules myéloïdes prospèrent dans le TME en partie grâce à l'abondance de facteurs de croissance, de nutriments, de cytokines et de chimiokines sécrétées par les cellules tumorales (par exemple, M-CSF/CSF-1, IL-6, GM-CSF, G-CSF, CCL2). , CCL5).71 Les cellules myéloïdes associées aux tumeurs sont associées à une survie réduite des patients et à un manque de réponse aux thérapies anticancéreuses, bien que des associations avec de meilleurs résultats aient également été rapportées.74 Les macrophages associés aux tumeurs, ou TAM, sont un mélange de macrophages résidant dans les tissus d'origine embryonnaire ainsi que de macrophages dérivés de monocytes circulants provenant de la moelle osseuse.75 ,76 Les cellules myéloïdes infiltrant les tumeurs ainsi que les monocytes et les macrophages résidant dans les tissus co-évoluent avec les cellules cancéreuses, adoptant des caractéristiques distinctes en réponse à des facteurs dérivés de cellules cancéreuses hébergeant diverses mutations et subissant des changements avec la progression tumorale, les métastases et la réponse au traitement. De plus, les progéniteurs myéloïdes en développement chez un sujet porteur d'une tumeur sont souvent exposés à des facteurs dérivés des cellules tumorales qui agissent à distance sur les progéniteurs myéloïdes dans la moelle osseuse bien avant que leur descendance différenciée n'atteigne le sang et la tumeur.71 ,77 Comprenant une pléthore de sous-ensembles et d’états, le compartiment TAM est plus hétérogène que les macrophages des tissus normaux environnants. Les atlas unicellulaires de tumeurs humaines démontrent une diversité myéloïde avec 5 à 10 sous-ensembles de macrophages et 2 à 4 sous-ensembles de monocytes en fonction de la méthodologie de regroupement.72 ,73 Ces sous-ensembles, largement identifiés sur la base de profils transcriptionnels, peuvent représenter des sous-ensembles discrets sur le plan du développement, des états d'activation interconvertibles ou un mélange des deux. Le cycle de vie des cellules myéloïdes, qui peut impliquer une migration continue du sang vers les tissus, des tissus vers la lymphe, ou une résidence dans diverses niches tissulaires, nécessite une adaptabilité physiologique pour prospérer. Au sein des tumeurs, les monocytes, les neutrophiles et les macrophages s’adaptent aux gradients hypoxiques, acides et pauvres en nutriments, ce qui entraîne des phénotypes métaboliquement distincts de ceux des macrophages dans des conditions plus hospitalières de tissus sains non tumoraux.78 ,79 ,80 De plus, les sous-ensembles de TAM diffèrent les uns des autres par leurs profils métaboliques et leurs dépendances en nutriments. Les TAM jouent à la fois des fonctions protumorales et antitumorales et contribuent à de multiples caractéristiques du cancer.71 En outre, les TAM présentant des propriétés pro-tumorales semblent être de loin plus nombreux que ceux dotés d'une fonction anti-tumorale, et pourtant l'identité phénotypique précise et les contributions fonctionnelles des sous-types de TAM restent incomplètement comprises. En général, les fonctions antitumorales des TAM comprennent la destruction et la phagocytose des cellules tumorales, la présentation de l'antigène du CMH de classe II et l'expression de cytokines proinflammatoires. Les fonctions pro-tumorales des TAM comprennent l'expression de facteurs qui favorisent l'angiogenèse, le remodelage de la MEC et la suppression de l'immunité anti-tumorale en induisant des cellules Treg.81 Les TAM expriment PD-L1 et d’autres molécules qui limitent la réponse des lymphocytes T aux tumeurs.82 ,83 L'expression de TAM du CMH de classe II peut également servir à stimuler la tolérance plutôt que l'immunité en fonction de leur expression de molécules co-stimulatrices et de cytokines. Les TAM sécrètent également des facteurs qui favorisent la croissance des vaisseaux sanguins et les métastases des cellules tumorales. De nouveaux outils génétiques et pharmacologiques ciblant des sous-ensembles myéloïdes discrets feront progresser considérablement notre compréhension de cette lignée et son importance dans la progression tumorale et la réponse thérapeutique. Les études précliniques sur des modèles de tumeurs murines ont généré diverses approches de ciblage des TAM qui surmontent leurs fonctions pro-tumorales et immunosuppressives.71 ,78 ,84 Compte tenu de la taille, de la complexité du développement et de l’impact fonctionnel du compartiment macrophage sur les cellules cancéreuses, le TME et l’immunité antitumorale, il est raisonnable de penser que dépasser le plafond d’efficacité des traitements contre le cancer pourrait nécessiter des stratégies ciblant les cellules myéloïdes. Un certain nombre d’approches ont été évaluées dans le cadre d’essais cliniques, comme la déplétion totale des macrophages, sans succès à ce jour.71 ,85 Cependant, de nouveaux traitements supplémentaires visant à épuiser sélectivement les TAM pro-tumoraux, à inhiber directement leurs fonctions pro-tumorales ou à reprogrammer les sous-types de TAM des états pro-tumoraux vers des états anti-tumoraux sont en cours de développement. Une idée intéressante consiste à utiliser de puissants activateurs innés tels que les IFN de type I, soit par administration ciblée, soit par des approches induisant une formation in situ dans la tumeur.27 Puisque l’activation innée est essentielle pour déclencher le cycle CI à la fois systémique et intratumoral (dans le cas du sous-cycle), cette stratégie devrait susciter un intérêt considérable.

Immunosuppression par la tumeur

En plus de la myriade de mécanismes de suppression attribuables au TME, les cellules tumorales elles-mêmes ont la capacité de restreindre l’immunité des lymphocytes T. Si plusieurs mécanismes séduisants ont été décrits, principalement dans des modèles précliniques, peu ont été validés en clinique ou ont fourni de nouvelles cibles thérapeutiques. Par exemple, dans les modèles de mélanome, l’activation de la signalisation de la β-caténine est associée aux déserts immunitaires et à la résistance aux inhibiteurs de points de contrôle.86 Cet effet a été attribué à un manque de sécrétion de chimiokines par les lymphocytes T, même s’il n’est pas clair s’il s’agit d’un défaut spécifique à la tumeur ou d’un échec de l’infiltration des lymphocytes NK.87 La libération de prostaglandine E2, un régulateur des cellules T et d’autres cellules immunitaires, est associée à l’activation de la voie de la cyclooxygénase dans les tumeurs et à la résistance à l’immunothérapie.88 ,89 De même, les tumeurs (en particulier les gliomes) qui hébergent des mutations de IDH1 ou IDH2 surproduisent du 2-hydroxyglutarate, ce qui supprime la fonction des lymphocytes T.90 D'autres métabolites suppresseurs tels que la kyneurénine (due à l'indoleamine 2,3-dioxygénase 1 (IDO) et à la tryptophane 2,3-dioxygénase (TDO) surexprimées par les cellules tumorales) et l'adénosine (produite de manière extracellulaire à partir de l'ATP libéré par les cellules tumorales mourantes) sont également libérés. par les tumeurs, mais l'impact de ces métabolites nécessite une validation clinique. Il est concevable que la tumeur (et le TME) libère une panoplie de ces métabolites ou facilite la déplétion des acides aminés tels que le tryptophane qui sont essentiels au fonctionnement des lymphocytes T. Ensemble, ces altérations métaboliques créeraient un environnement nettement immunosuppresseur,91 ce qui suggère que le ciblage thérapeutique d’un seul composant peut s’avérer inefficace. En effet, les inhibiteurs de la signalisation IDO ou adénosine n’ont pas encore fait leurs preuves en clinique. La libération de lipides oxydés par de nombreuses tumeurs, en particulier après la mort cellulaire, présente un paradigme intéressant, certains d'entre eux étant suppressifs des cellules T92. tandis que d’autres sont de puissants activateurs de l’immunité innée et des réponses antitumorales.4 ,93 Comprendre ces caractéristiques sera essentiel pour comprendre les facteurs régulant la progression du cycle CI. On peut également s’attendre à ce que la libération de TGF-β par de nombreuses tumeurs soit immunosuppressive étant donné que cette cytokine favorise une réaction stromale d’exclusion des lymphocytes T14. ,67 facilite la différenciation des cellules Treg,94 et restreint l’expansion des cellules mémoire de type tige T.68 ,95 Plusieurs antagonistes du TGF-β ont été évalués en clinique sans bénéfice évident, reflétant peut-être les toxicités associées à la séquestration de cette famille de cytokines pléiotropes ou l'inversion incomplète des facteurs inhibiteurs résultant d'une signalisation prolongée du TGF-β. De plus, il n’est pas clair si les trois cytokines du TGF-β ont des fonctions interchangeables, voire antagonistes dans le contexte tumoral, ce qui rend difficile de savoir si une, deux ou les trois isoformes doivent être ciblées. L’activation des voies oncogènes peut également s’opposer directement ou indirectement à l’immunité des lymphocytes T. Par exemple, une signalisation Ras/MAPK accrue réduit l’expression des produits géniques du CMH de classe I, ce qui réduirait la susceptibilité d’une cellule tumorale à l’attaque des lymphocytes T.96 ,97 Il existe également de rares cas où la perte de la signalisation de l'IFN de type II par les tumeurs confère une protection, vraisemblablement en limitant la cytotoxicité de la libération d'IFN par les effecteurs des lymphocytes T.98 Enfin, les cellules tumorales peuvent se protéger contre la destruction des lymphocytes T en réparant rapidement les pores de la membrane plasmique créés par la perforine lors de la libération des granules de lymphocytes T.99 D’autres mécanismes de défense autonomes des cellules attendent probablement d’être découverts.

Immunostimulation dans le TME : DC

Les CD restent indispensables dans le cycle de l’IC en raison de leur capacité inégalée à amorcer et à développer les réponses des lymphocytes T CD4 et CD8 spécifiques de l’antigène.1 ,100 Au cours de la dernière décennie, de grands progrès ont été réalisés dans la définition et la caractérisation fonctionnelle de divers sous-ensembles et populations de DC.101 ,102 ,103 La population DC1 conventionnelle (cDC1) continue d'être l'initiateur le plus important de l'immunité tumorale des lymphocytes T CD8, reflétant au moins en partie sa capacité à circuler du lit tumoral vers les dLN, sa capacité à croiser les antigènes tumoraux internalisés présents sur le CMH de classe I, et leur capacité à stimuler les lymphocytes T CD8 naïfs. Il reste également possible que ces cellules ou d’autres cellules migrantes « transmettent » d’une manière ou d’une autre des antigènes tumoraux aux CD résidentes du dLN, ce qui représente une deuxième option pour la présentation croisée d’antigènes aux cellules T sur les molécules du CMH de classe I et de classe II.104 ,105 Il existe également deux autres classes générales de DC, bien que leurs rôles soient un peu moins bien définis. Comme l'ont examiné Pittet et ses collègues106, Les cDC2 sont généralement associés à la présentation des molécules du CMH de classe II et à la stimulation des réponses CD4. Les cDC3, également connus sous le nom de CCR7 DC ou mRegDC, se trouvent également par voie intratumorale ainsi que dans les dLN, peuvent être migrateurs et peuvent assurer des fonctions immunostimulatrices ou régulatrices en fonction du contexte. Le positionnement des CD dans les tumeurs est clairement un déterminant primordial de la réponse immunitaire anticancéreuse. Les patients dont les tumeurs sont des « déserts immunitaires » sont presque totalement insensibles à l’immunothérapie et ne présentent aucun infiltrat de lymphocytes T, ce qui suggère l’absence d’une réponse immunitaire continue. Ces tumeurs manquent également de CD, ce qui pourrait être la principale raison de l’absence de réponse. Cette possibilité a reçu un certain soutien expérimental dans les modèles de souris.9 ,86 Si un échec de l’infiltration des DC est à l’origine de la production de l’immunotype du désert immunitaire, alors comprendre les raisons de cet échec et les solutions mécanistes possibles devrait révéler des voies potentielles d’intervention thérapeutique. Les DC maintiennent un équilibre entre immunité et tolérance107. ,108 une double responsabilité qui peut être une arme à double tranchant dans le contexte du cancer. Les DC, quel que soit leur sous-ensemble, doivent recevoir un signal d’activation pour lancer un processus de différenciation terminale de « maturation » qui convertit les DC du mode d’accumulation d’antigène au mode de présentation d’antigène.100 ,109 Lorsqu'il s'agit d'un stimulus pro-inflammatoire ou inflammatoire, les CD matures favorisent l'immunité, adaptée à la nature précise du stimulus ; quand ce n’est pas le cas, les PED promeuvent la tolérance. Pour générer une réponse anticancéreuse efficace, les CD accumulant des antigènes doivent donc recevoir un signal d’activation approprié, ou adjuvant.1 ,4 Si le TME n’est pas suffisamment inflammatoire, les CD seront moins susceptibles de mûrir ou de produire des cellules T antitumorales. Bien que l'identité des CD toléragènes reste incertaine, la maturation se produit à l'état d'équilibre, même en l'absence de stimuli inflammatoires manifestes, car des CD phénotypiquement matures (classe II et CD86 du CMH élevées) peuvent être trouvées dans les dLN et la rate. Ces CD peuvent manquer de certaines caractéristiques (production de cytokines, ligands de récepteurs costimulateurs élevés) qui entraînent une tolérance. La découverte de DC matures dotées de propriétés immunorégulatrices (mRegDC, CCR7 DC) pourrait être particulièrement intéressante à cet égard.106 ,110 Il est devenu de plus en plus clair que les CD, en particulier celles du TME, assurent une fonction essentielle supplémentaire dans la tumeur, à savoir la stimulation et l'expansion des lymphocytes T mémoires engagés par l'antigène ou effecteurs. Les premières preuves provenaient d’expériences de transfert adoptif de cellules chez la souris, où l’efficacité antitumorale était considérablement diminuée chez les animaux dont les CD avaient subi une ablation conditionnelle.30 De même, un « vaccin » à ARNm dirigé vers les DC et codant pour une cible CART (claudin-6) améliore la fonction CART.111 Les approches in situ révèlent une association étroite de CD intratumorales avec des cellules T CD4 et/ou CD8 (ou les trois) chez l'homme et la souris.112 ,113 Dans le contexte de l’immunothérapie, il semble également que l’expression de PD-L1 par les CD joue un rôle disproportionné dans le contrôle des réponses des lymphocytes T22. ,114 et sert également de prédicteur de réponse plus efficace chez les patients atteints de cancer humain que l’expression totale de PD-L1 (y compris l’expression des cellules tumorales).115 Enfin, le début de l’épuisement des lymphocytes T dans les tumeurs peut être contrôlé dans la tumeur elle-même en conséquence de la présentation de l’antigène par les CD.116 Prises ensemble, ces considérations suggèrent fortement que le rôle des CD dans le TME ne se limite pas au transfert d'antigènes de la tumeur vers les dLN, mais également à assurer l'activation et l'expansion des cellules T spécifiques de l'antigène dans la tumeur elle-même.

TLS dans le cancer

Les TLS sont essentiellement des proto-LN contenant des structures de type centre germinal dont on sait depuis longtemps qu'elles se produisent dans les tumeurs, tout comme la présence d'agrégats lymphoïdes mal organisés. Cependant, ce n’est qu’au cours des dernières années que leur rôle probable dans l’immunité tumorale est devenu clair.5 Des études cliniques humaines ont documenté le fait que la réponse aux thérapies par points de contrôle est généralement associée à la présence de TLS dans le TME.117 ,118 ,119 ,120 Compte tenu notamment des preuves accumulées selon lesquelles les CD dans le TME peuvent fonctionner in situ, les données cliniques suggèrent qu'il existe également une association fonctionnelle. En fournissant une structure organisée de type LN pour la stimulation des lymphocytes T, les TLS peuvent être le site sur lequel les lymphocytes T sont activés et développés par les CD associées à la tumeur. Cette association a également stimulé l’intérêt pour le rôle des lymphocytes B et des anticorps anti-tumoraux dans l’immunité contre le cancer, ainsi que pour la compréhension du rôle de la réponse des lymphocytes T CD4. Des travaux récents ont impliqué les deux possibilités, les lymphocytes T CD4 étant désormais considérés comme ayant peut-être leurs propres propriétés cytotoxiques ou comme abritant la capacité de fournir une « aide » à la génération de réponses CD8 antitumorales.121 Ces considérations fournissent également une base mécanistique intéressante pour comprendre la fonction du récepteur co-inhibiteur Lag-3, dont le ligand présumé est la molécule du CMH de classe II.122 La pertinence des TLS a renforcé l'idée selon laquelle le TME peut être immunostimulateur en plus d'être immunosuppresseur et que la stimulation des lymphocytes T par les CD ne se limite pas aux organes lymphoïdes secondaires (par exemple, dLN) mais a un composant essentiel dans la tumeur elle-même. Cette activité n'est probablement pas limitée au TLS mais aux DC (et peut-être à d'autres cellules présentatrices d'antigène) réparties dans tout le TME et de manière intratumorale. Ce modèle indique que les CD peuvent stimuler les lymphocytes T in situ, en plus de leur rôle bien établi après la migration lymphatique vers le dLN.

Le cycle CI dirige la différenciation et la fonction des lymphocytes T en plusieurs étapes

La probabilité que les lymphocytes T puissent être amorcés et stimulés davantage dans le dLN et le TME soulève des questions importantes concernant le contrôle de la différenciation et de la trajectoire des lymphocytes T. L'hypothèse initiale selon laquelle l'activation et l'expansion des lymphocytes T se produisaient uniquement dans le dLN (étape 3 du cycle CI) suggérait que toutes les caractéristiques ultérieures de la fonction des lymphocytes T étaient déterminées sur ce site. Ainsi, le fait qu'un lymphocyte T soit destiné aux voies d'épuisement, d'effecteur ou de mémoire serait spécifié par les conditions de présentation de l'antigène dans le dLN. Comme cette simple hypothèse ne semble plus correcte, il est possible que seule l'amorçage ou l'activation soit initiée dans le dLN, tandis que la différenciation terminale se produit au niveau du site tumoral (le « sous-cycle » à l'étape 5). Il est également possible que toutes ces activités puissent se produire dans les deux sites, le TLS fonctionnant peut-être comme un site d'amorçage des lymphocytes T dans le TME, dans certains cas. La possibilité que la stimulation des lymphocytes T par les CD dans la tumeur joue un rôle clé dans la fonction des lymphocytes T a été confirmée par des expériences récentes sur des modèles murins.116 Cela concorde également avec les travaux sur le cancer humain montrant que des clonotypes de lymphocytes T élargis trouvés dans le sang se retrouvent également dans le lit de la tumeur, bien que répartis entre différents phénotypes de lymphocytes T.123 Des travaux non publiés chez la souris ont renforcé cette interprétation en montrant que les lymphocytes T CD8 dérivés du dLN sont polyclonaux en ce qui concerne leurs spécificités TCR, mais sont contenus dans un état cellulaire unique qui se différencie après l'arrivée de la tumeur (K. Nutsch, K. Banta , T. Wu, E. Chiang et I.M., données non publiées). De plus, des études sur le cancer humain ont démontré que les lymphocytes T (CD4 et CD8) peuvent former des groupes ou des « triades » avec les CD dans la tumeur.112 ,113 Dans toutes ces études, il a été démontré que les lymphocytes T parviennent à une différenciation terminale (par exemple, épuisement) seulement après avoir atteint la tumeur. Bien qu’une considération détaillée de la différenciation et de la trajectoire des lymphocytes T ne puisse être envisagée ici, le développement des cellules Tex est évidemment pertinent pour le fonctionnement du cycle CI. Le point de vue révisé suggérerait que les cellules T s'engagent dans la voie d'épuisement au niveau de la tumeur, et non au moment de la stimulation initiale dans le dLN (K. Nutsch, K. Banta, T. Wu, E. Chiang et I.M. , données non publiées).116 ,124 Comme indiqué précédemment, le fait que les cellules Tex terminales soient caractérisées par un état épigénétique largement irréversible suggère fortement que l'inhibition du point de contrôle thérapeutique n'agit pas pour inverser mais plutôt pour empêcher le développement du phénotype épuisé au sein de la tumeur. Dans le cas des récepteurs co-inhibiteurs PD-1 et TIGIT, leur mécanisme biochimique semble impliquer l'inhibition de la signalisation co-stimulatrice via CD28 et CD226, respectivement.125 Ceci suggère à son tour que le blocage de PD-1 (et de TIGIT) pourrait prévenir l'épuisement en favorisant la costimulation. Les CD peuvent constituer la source la plus pertinente de PD-L1 ainsi que des ligands CD28 B7.1 et B7.2 (CD80 et CD86, respectivement) et résider à la fois dans le dLN et dans la tumeur. La coinhibition médiée par Lag-3 peut agir de manière distincte, mais elle est déclenchée par la liaison du CMH de classe II, qui est également abondamment exprimée par les CD. (Figure 4). Des preuves récentes suggèrent que ces deux populations de CD géographiquement distinctes peuvent jouer des rôles distincts dans le développement et l’épuisement des lymphocytes T. Bien que les identités et les trajectoires précises des populations de lymphocytes T impliquées restent mal caractérisées, un modèle intéressant pourrait être que les lymphocytes T spécifiques de la tumeur quittent le dLN dans un état relativement multipotent qui subit une différenciation finale dans la tumeur, y compris la formation d'une mémoire résidente dans les tissus. Cellules T et cellules T à mémoire centrale qui peuvent ensuite recirculer.126 Quel que soit le modèle, nous prédisons que les cellules T sont dirigées par les CD intratumorales pour se différencier le long des voies effectrices, de mémoire ou d'épuisement. De nombreux travaux supplémentaires seront nécessaires pour bien comprendre le problème, mais les premières preuves sont suffisamment convaincantes pour incorporer un sous-cycle à l'étape 5 du cycle CI qui capture cette deuxième étape de la différenciation des cellules T dépendantes des DC en périphérie.

Le rôle déterminant de l’immunotype tumoral

Il n’en reste pas moins que bien moins de la moitié des patients obtiennent des résultats durables avec l’immunothérapie, même en association. Comprendre les caractéristiques permettant de prédire la réponse ou comprendre les mécanismes de résistance continue d'être un objectif majeur de recherche, tant au niveau préclinique qu'en clinique. Ces facteurs peuvent être intrinsèques à la tumeur, au TME ou refléter la génétique, le microbiome, le métabolisme ou l'état pharmacologique du patient, mais dans chaque cas, ils doivent refléter le site d'une étape limitante dans le cycle de l'IC.8 L'expression de PD-L1 sur les cellules tumorales ou sur les cellules immunitaires (DC en particulier) continue d'être le paramètre le plus utile pour la sélection des patients, mais il est incomplètement prédictif, peut-être parce qu'il n'indique pas nécessairement un taux limitant particulier. étape dans le cycle CI. Mécaniquement, on pense que l'expression de PD-L1 indique que les patients présentent une réponse antitumorale continue, l'IFN-γ étant libéré par les cellules T effectrices dans le lit de la tumeur, provoquant une expression accrue de PD-L1 par les cellules environnantes, en particulier les CD susceptibles d'être impliquées dans diriger la différenciation terminale des cellules T nouvellement arrivées ou générées localement. Même en supposant que cette idée soit correcte et que les patients PD-L1-positifs aient effectivement une réponse immunitaire préexistante, il ne s'ensuit pas nécessairement que le blocage des récepteurs co-inhibiteurs tels que PD-1 surmontera l'étape limitante du cycle CI d'une manière rapide. patient donné. Toutes les tumeurs, quelle que soit leur origine, présentent un immunotype de base : immunitaire enflammé, immunitaire exclu ou désert immunitaire. Il semble probable que ces classifications s’avéreront utiles pour identifier les facteurs qui limitent ou favorisent la réponse des lymphocytes T aux tumeurs.8 Par exemple, dans les tumeurs immuno-exclues, la prolifération des investissements stromaux immunosuppresseurs autour d'une tumeur a attiré l'attention sur le rôle de la matrice fibreuse péritumorale riche en collagène, le rôle des CAF et leur régulation par la signalisation TGF-β : blocage de la signalisation TGF-β peut modifier l’architecture stromale et permettre l’entrée des lymphocytes T dans les modèles précliniques.14 Les tumeurs exclues peuvent être considérées comme PD-L1-positives, mais elles répondent mal en raison de leur capacité à limiter l’infiltration des lymphocytes T. Bien que les indications individuelles expriment les trois phénotypes, leur rapport peut varier de manière caractéristique : les cancers colorectaux présentent généralement jusqu'à 70 à 75 % de tumeurs immuno-exclues et seulement 10 % d'inflammations immunitaires, tandis que le cancer du poumon non à petites cellules (NSCLC) peut présenter 30 % de tumeurs immuno-exclues et seulement 10 % d'inflammations immunitaires. % à 35 % d'inflammations et seulement 40 % d'exclusions.7 En outre, l'exclusion immunitaire dans le cancer colorectal peut différer de l'exclusion immunitaire dans une tumeur enflammée telle que le CPNPC, et le faible pourcentage d'immunité enflammée dans le cancer du côlon peut refléter la population MSIhi. Le contexte immunologique lié à l’indication est pertinent. Bien que la réponse au traitement ne puisse pas être prédite avec plus de précision en révélant le phénotype immunitaire d’une tumeur, le fait est que la base mécanistique de la réponse, ou son absence, peut être cachée à la vue de tous. Si la base de ces phénotypes peut être comprise, la voie vers de futures cibles thérapeutiques potentielles pourrait devenir plus claire. Ce qui semble certain, cependant, c'est que les différents phénotypes définissent des populations tumorales immunologiquement distinctes qui, à leur tour, aident à déterminer la réponse au traitement mieux qu'une prise en compte de l'indication ou de la génétique tumorale seule ou combinée. Par conséquent, à l’ère de l’immunothérapie, il est logique de prendre en compte ces classificateurs immunologiques lors de la description des tumeurs. Le terme immunotype reflète cet aspect, représentant une caractéristique qui, pour le guidage précis des immunothérapies, peut être plus pertinente que « indication » ou « génotype » seuls. Nous proposons donc d’envisager l’inclusion de l’immunotype en tant que nouveau classificateur informatif lors de la caractérisation de la tumeur d’un patient, car chaque immunotype doit, par définition, refléter l’emplacement des étapes limitantes du taux sur le cycle CI pour la tumeur de chaque patient.

Les facteurs liés à l'hôte influencent l'immunité tumorale

Les facteurs liés à l’hôte et à l’environnement sont susceptibles d’influencer le cycle de l’IC et la réponse au traitement par immunothérapie.8 Des scores de risque polygénique élevés de vitiligo ou de psoriasis, dérivés des SNP de la lignée germinale, sont associés à une SG plus longue sous monothérapie anti-PD-L1 par rapport à la chimiothérapie. Cela indique que la réponse de l'hôte à la tumorogenèse est pertinente pour prédire les résultats. Ceux-ci sont également susceptibles d’être dus à des facteurs épigénétiques, tels que la structure de la chromatine régulant l’expression de protéines clés liées au système immunitaire. Enfin, l’influence du microbiome intestinal sur le répertoire immunitaire est bien établie, mais travailler à comprendre où dans le cycle CI le microbiome joue un rôle (positif ou négatif) aidera grandement à comprendre les mécanismes sous-jacents. Les médicaments concomitants jouent également un rôle dans la détermination du résultat des immunothérapies. Outre les effets attendus des chimiothérapies lympho-ablatives, un traitement antérieur par des antibiotiques qui épuisent le microbiote intestinal a également un effet généralement négatif.127 L’effet antibiotique atteste vraisemblablement d’une influence positive du microbiome sur les réponses immunitaires anticancéreuses. Certaines classes de benzodiazapénes, souvent décrites comme palliatifs pour les patients atteints de cancer, sont associées à une faible réponse à l’immunothérapie.128 Cet effet pourrait refléter la mobilisation du neurotransmetteur GABA, qui possède des propriétés immunosuppressives intrinsèques. D’un autre côté, diverses thérapies ciblant les oncogènes, telles que les inhibiteurs de Ras-MAPK et les inhibiteurs de Cdk4/6, peuvent renforcer les réponses immunitaires anticancéreuses en augmentant la présentation des antigènes par les tumeurs ou en facilitant la fonction des lymphocytes T.96 ,129 Comprendre où sur le cycle CI ces diverses manipulations fonctionnent devrait s'avérer très utile pour comprendre la base de ces effets.

Application clinique du cycle CI et ses modifications

L'inhibition des points de contrôle immunitaire (ICI), en particulier avec le traitement PD-L1/PD-1, a connu du succès dans un large spectre de cancer, de nombreux patients bénéficiant de rémissions durables. Ces agents sont passés avec succès du cadre avancé au cadre périopératoire, réduisant les taux de rechute après une intervention chirurgicale et transformant les résultats dans des types de tumeurs spécifiques. Leur activité dans le cadre périopératoire fait l’objet d’investigations intenses dans le cadre d’essais randomisés. Dans le cas du mélanome, il semble que l’approche néoadjuvante soit préférable au traitement adjuvant.130 Bien que la base mécanistique de cet effet n'ait pas été étudiée, l'application de la logique du cycle CI pourrait prédire que la charge en néo-antigènes au moment du traitement permet le blocage des points de contrôle pour faciliter les réponses des lymphocytes T, la chirurgie ultérieure réduisant la charge tumorale globale permettant ainsi le nombre de lymphocytes T était insuffisant pour produire une réponse durable dans le contexte néoadjuvant afin de contrôler la croissance dans le contexte adjuvant. Dans cet exemple, la charge tumorale peut être considérée comme limitant le taux d’activité des lymphocytes T avant la chirurgie et comme limitant le taux d’activité des lymphocytes T après la chirurgie. Les problèmes liés à la durée optimale du traitement ICI et à la mémoire immunitaire après l’arrêt du traitement n’ont pas été résolus de manière adéquate. L’immunité existante des lymphocytes T avant le début du traitement semble cruciale pour prédire la réponse et, même si des changements dynamiques du TME se produisent avec le traitement ICI, leur pertinence reste incertaine et nécessitera des études plus approfondies, tant au niveau préclinique que chez les patients.131 La reprise du traitement par PD-(L)1 après une progression récente du traitement ICI ne semble pas être associée à un bénéfice clinique, ce qui suggère que la perte de réponse reflète le développement d'une autre étape limitante du taux dans le cycle de l'IC.132 La seule combinaison ICI établie est l’inhibition de PD-1 et CLTA4, bien qu’elle n’ait montré son efficacité que dans des cancers spécifiques et soit associée à une toxicité plus élevée qui ne peut être tolérée par de nombreux patients. Le mécanisme d’action de CLTA-4 reste incertain et peut agir soit pour faciliter l’amorçage de nouvelles réponses des lymphocytes T, soit pour éliminer les Treg, qui sont riches en expression de CTLA4 et qui devraient supprimer les lymphocytes T anticancéreux. Ainsi, l'anti-CTLA4 pourrait fonctionner sur deux sites du cycle CI (Figure 5).

Cibler différents points du cycle CI avec une combinaison est une stratégie établie, même si les résultats ont été mitigés. La deuxième génération de thérapies immunitaires, seules ou en combinaison, n’a pas encore réussi à s’appuyer sur le succès initial de la thérapie basée sur PD-L1/CTLA-4. Il existe quelques exceptions à cette règle, dont LAG-3, qui a récemment attiré l'attention sur le mélanome avec un avantage en termes de survie sans progression et l'approbation de la FDA.133 LAG-3 est exprimé sur un spectre de cellules immunitaires, notamment les CD. Son ligand majeur est le CMH de classe II, impliquant en outre l'immunité T helper dans l'immunité contre le cancer et les modifications du cycle immunitaire suggérées dans cet article. TIGIT est un deuxième domaine d’intérêt qui suscite une attention renouvelée.134 D’autres domaines d’optimisme incluent les vaccins personnalisés contre le cancer (généralement à ARNm) avec des données combinées encourageantes sur le mélanome et l’adénocarcinome pancréatique, ce dernier étant un type de cancer généralement réfractaire à l’ICI.24 Il est intéressant de noter que ces deux résultats positifs ont été obtenus dans un contexte adjuvant (post-chirurgical), ce qui suggère que les vaccins à eux seuls ne peuvent pas générer suffisamment de réponses lymphocytaires T pour exercer un bénéfice clinique dans des conditions de charge tumorale élevée ou d'immunotypes non permissifs bien ancrés qui peuvent être modifiés. -programmé au moins de manière transitoire suite à une intervention chirurgicale. D’autres plateformes vaccinales moins spécifiques ou moins puissantes ont déjà connu des difficultés dans le traitement des tumeurs solides, en raison de l’hétérogénéité des tumeurs, des difficultés de fabrication et de l’éventuelle inhibition par le TME.135 Les combinaisons qui traitent le TME, potentiellement en recâblant le compartiment myéloïde inhibiteur, pourraient potentiellement résoudre cette limitation.136 Comprendre la nature des étapes du cycle IC qui limitent l’efficacité du vaccin est important pour maximiser les chances de cette approche potentiellement curative. La thérapie cellulaire CAR-T en monothérapie ou les activateurs de lymphocytes T ont connu un excellent succès dans les tumeurs hématopoïétiques, où la cible est relativement claire : CD19 ou CD20 dans le lymphome et certaines leucémies et BCMA dans le myélome. Cependant, dans les tumeurs solides plus hétérogènes, où les cibles sont souvent exprimées sur les tissus de l’hôte et où le TME peut être immunologiquement difficile, les résultats sont moins impressionnants. Les cellules CAR-T dans les tumeurs solides peuvent nécessiter un nouveau ciblage, une ingénierie cellulaire plus sophistiquée et des approches basées sur des combinaisons. Le succès dépendra probablement de l’attention portée aux étapes pertinentes du cycle de l’IC. Comme mentionné ci-dessus, les données précliniques ont montré que la programmation de l'expression par les CD d'un antigène cible CAR-T (claudine-6) augmente l'efficacité de la thérapie cellulaire apparentée, reflétant vraisemblablement le rôle des CD dans le dLN et de manière intratumorale dans le soutien des réponses des lymphocytes T. (même après une thérapie cellulaire adoptive).

Tenter de transformer les tumeurs en cancers immunosensibles en modifiant le TME avec un traitement non immunitaire devrait être une approche efficace, mais les tentatives limitées jusqu'à présent ont eu des résultats mitigés. La thérapie ciblée par le VEGF a eu un certain succès en modifiant l’infiltrat immunitaire et éventuellement en favorisant la maturation des CD, mais le mécanisme de cette stratégie est mal compris.137 L'utilisation d'antagonistes du TGF-β (anticorps anti-TGF-β, inhibiteurs du récepteur kinase du TGF-β) a suscité beaucoup d'intérêt, bien que l'hypothèse thérapeutique de ces essais n'ait peut-être pas directement abordé le phénotype immunitaire exclu. De plus, le TGF-β est hautement pléiotrope, son inhibition pan étant associée à diverses toxicités qui ont limité la dose. Jusqu'à présent, les tentatives ciblant les trois isoformes du TGF-β ou le récepteur se sont révélées infructueuses dans les indications du cancer. Plus particulièrement, un vaste essai utilisant un récepteur TGF-β soluble (« piège » TGF-β) fusionné à un anticorps anti-PD-L1 n'a pas démontré d'efficacité sans grande toxicité, bien que la distribution et l'activité pharmacodynamique sur les sites pertinents n'aient pas été rapportées. .138 Il est également possible que l’inhibition simultanée de deux ou plusieurs isoformes puisse elle-même avoir des conséquences négatives sur l’efficacité. Le TGF-β peut être important sur plusieurs sites du cycle CI au-delà du contrôle de l'architecture stromale telle que la production de Treg et de Tscl,139 une étude plus approfondie semblerait donc justifiée malgré le manque de succès jusqu'à présent. Les combinaisons chimiothérapie/PD-L1 ont connu du succès, potentiellement en ciblant la résistance immunitaire au sein du TME, mais les résultats ont été incohérents selon les types de tumeurs.140 ,141 Il existe une justification pour explorer de nouveaux agents tels que l’inhibition de PARP ou l’inhibition de CDK4/6 ou des conjugués anticorps-médicament (ADC) en association avec une thérapie immunitaire. De nombreux essais sont en cours et devraient être explorés non seulement dans le but d’atteindre des objectifs d’efficacité, mais également pour en savoir plus sur les effets immunomodulateurs de ces agents. Il y a également eu un succès préliminaire dans le ciblage du microbiome, qui ajuste le répertoire immunitaire de l'hôte. Le principe de l’aptitude immunitaire de l’hôte prend de l’ampleur. Le lien entre cette forme physique, le microbiome intestinal et l’amélioration de l’efficacité de la thérapie immunitaire est en cours de test clinique. Des données encourageantes de phase II randomisées ont montré une activité accrue des combinaisons immunitaires, en modifiant le microbiome avec des agents oraux tels que le CBM-588, qui ont été publiées.142 De nombreuses nouvelles combinaisons immunitaires ont échoué. Ils ont été testés sur divers types de cancer présentant des caractéristiques immunologiques distinctes, mais sans prêter attention aux immunotypes étudiés. Cela a conduit à l’hypothèse d’une tumeur histologique immunosensible et résistante (mélanome vs pancréas). Bien que cela soit vrai à un certain niveau, il s’agit d’une généralisation excessive qui pourrait être affinée en considérant les immunotypes des patients soumis à l’investigation. L'hétérogénéité des tumeurs et des TME montre une variabilité du répertoire immunitaire même dans les cancers classiques non immunosensibles, tels que le cancer de la prostate, ce qui suggère qu'en effet des réponses immunitaires ont été générées mais rendues inefficaces. Les essais randomisés sur le traitement du cancer de la prostate à base de PD-(L)1 se sont révélés négatifs chez des patients non sélectionnés, mais les rares patients présentant une infiltration immunitaire tumorale ont présenté des taux de réponse accrus.143 De plus, des expériences sur des souris, et peut-être sur des humains, ont démontré les aspects immunosuppresseurs des androgènes sur les cellules T CD8 (mâles).144 ,145 ,146

Ensemble, ces considérations suggèrent que le mécanisme global de réponse est multifactoriel mais biologiquement similaire selon les types de tumeurs. Une étape importante consisterait à catégoriser les patients en fonction de leur immunotype (par exemple, les immunotypes exclus et les immunoenflammés peuvent tous deux être positifs pour PD-L1), bien qu'il soit probable qu'il existe une hétérogénéité supplémentaire, même au sein de l'immunotype, qui pourrait contribuer à la variabilité de la réponse. Au cours de la dernière décennie, de nombreuses recherches cliniques ont montré que les biomarqueurs innés, adaptatifs et immunitaires (tels que les biomarqueurs stromaux) jouent tous un rôle dans la réponse.147 Ceci s’ajoute aux facteurs liés à la tumeur tels que les allèles oncogènes et la charge de mutation tumorale. Les mécanismes multifactoriels de sensibilité et de résistance signifient qu’aucun biomarqueur tel que PD-L1 ou la charge mutationnelle tumorale (TMB) ne peut expliquer à lui seul la réponse.148 À mesure que nous développons de nouvelles thérapies immunitaires à différents stades du cycle de l’IC, des biomarqueurs alternatifs seront nécessaires. En effet, le cycle modifié augmente les chances de découvrir des biomarqueurs unifiés car il fait désormais appel à des activités critiques supplémentaires (par exemple, la nécessité d'une stimulation des lymphocytes T par les CD ou d'autres cellules présentatrices d'antigène dans la tumeur) qui n'avaient pas été prises en compte auparavant. De toute évidence, ceux-ci iront au-delà de l’expression de PD-L1 ou du TMB et pourraient même être spécifiques à la classe de médicaments étudiés, car différents médicaments abordent différentes étapes du cycle CI. Un autre défi qui a limité les progrès en clinique est que de nombreuses combinaisons ont été testées dans des circonstances sous-optimales, dans de petits essais à un seul groupe avec des populations de patients hétérogènes préalablement exposées à une thérapie immunitaire. De nombreuses combinaisons, potentiellement actives dans des contextes cliniques spécifiques, peuvent avoir été abandonnées prématurément. Cependant, des exemples de développement infructueux de médicaments tels que l’inhibition de l’IDO, qui ont progressé rapidement de la phase I à la phase III sans activité d’agent unique, sans génétique ou activité dans des modèles précliniques, mettent en évidence la difficulté associée à un enthousiasme débridé.149 Des tests initiaux robustes sont hautement souhaitables, et si des médicaments doivent être développés sans activité d'agent unique, il doit exister une hypothèse thérapeutique testable que l'on peut évaluer au cours d'un essai, afin que des informations mécanistiques et pharmacodynamiques importantes puissent être obtenues quel que soit le résultat de l'essai en matière d'efficacité. . Cela nous ramène, encore une fois, au développement de concepts tels que le cycle d’IC : disposer d’un cadre clair dans lequel on peut visualiser les étapes qui doivent être franchies pour mettre en place et maintenir une réponse anticancéreuse efficace est essentiel pour interpréter des résultats cliniques complexes.

A classer

Les lymphocytes T CD8+ sont les principaux répondeurs à l’infection virale, mais participent également à la défense contre les agents pathogènes bactériens et protozoaires. Les lymphocytes T effecteurs CD8+ sécrètent des cytokines pro-inflammatoires telles que l’IFN-γ et le facteur de nécrose tumorale (TNF) pour inhiber la réplication virale215 et expriment diverses chimiokines pour attirer d’autres cellules inflammatoires vers les sites d’infection. Les infections aiguës, définies comme des infections de courte durée dans lesquelles les agents pathogènes sont rapidement éliminés après le pic de la réponse immunitaire, sont causées par des infections par la souche Armstrong du virus de la chorioméningite lymphocytaire (LCMV), Listeria monocytogenes (LM), le virus de la grippe, l'hépatite. Un virus et le virus de la vaccine. La dynamique de la réponse des lymphocytes T CD8+ aux infections aiguës a été étudiée de manière approfondie.216,217,218 La réponse des lymphocytes T CD8+ spécifiques de l'antigène peut être grossièrement divisée en étapes distinctes (Fig. 3) : la phase d'expansion (0 à 7 jours) où les lymphocytes T CD8+ les cellules prolifèrent activement ; le pic d’expansion (jour 8) où les lymphocytes T effecteurs CD8+ atteignent le nombre maximum et cessent de proliférer ; la phase de contraction (8 à 15 jours) où la majorité des lymphocytes T effecteurs CD8+ subissent l'apoptose ; et la phase de mémoire (> 30 jours) avec seulement une petite population de cellules survivent et se différencient en types distincts de cellules mémoire : CD44+CD62L− TEM, CD44+CD62L+ TCM et CD69+CD103+ TRM.219. et les lymphocytes T mémoire se produisent dès la première division des lymphocytes T CD8+ activés, dans lesquels les cellules filles avec un MYC élevé et un facteur canonique associé à BRG1/BRM (cBAF) élevé se différencient préférentiellement en cellules TE, tandis que celles avec un faible MYC et un faible Les cBAF se développent en cellules TM.220 Au pic de l'infection aiguë, l'expression de KLRG1 et CD127, la sous-unité α du récepteur de l'IL-7 (IL-7Rα), est utilisée pour identifier les cellules effectrices différenciées en phase terminale de courte durée (TE, KLRG1+ CD127-) et cellules précurseurs de mémoire à longue durée de vie (TMP, KLRG1-CD127+). Outre KLRG1, les cellules TE expriment une gamme de molécules effectrices, notamment des granzymes cytotoxiques, de la perforine, des cytokines (IL-2, IFN-γ et TNF), des chimiokines (CCL5 et CCL3) et des récepteurs de chimiokines (CX3CR1, CXCR6 et CCR5). Récemment, l’expression du récepteur de chimiokine CX3CR1 sur les lymphocytes T CD8+ a été utilisée pour classer les lymphocytes T effecteurs et mémoires.221 Le niveau de CX3CR1 sur les lymphocytes T CD8+ est en corrélation avec le degré de différenciation des effecteurs, car le sous-ensemble CX3CR1hi contient les lymphocytes T effecteurs différenciés en phase terminale. 222 La différenciation et la fonction des lymphocytes T CD8+ effecteurs/mémoire sont régulées avec précision et minutie à plusieurs niveaux, qui ont été décrits dans la section précédente.

Dans l’ensemble, les réponses des lymphocytes T CD8+ à différents agents pathogènes microbiens sont similaires en ce qui concerne la cinétique d’expansion et de contraction des lymphocytes T, la fonction et la régulation des effecteurs et la formation de la mémoire. Cependant, l’amorçage des lymphocytes T CD8+, la signalisation costimulatoire, la persistance de la réponse et l’intensité de l’inflammation peuvent être différents selon diverses infections pathogènes.223,224,225,226,227 Dans la phase aiguë de l’infection par le SRAS-CoV-2, les lymphocytes T CD8+ chez les patients atteints de COVID-19 sévères et convalescents. présentent des phénotypes activés caractérisés par une expression élevée de CD38, HLA-DR, Ki67, PD-1, perforine et granzyme B.228,229,230,231,232 Une analyse complète du séquençage de l'ARN unicellulaire (scRNA-seq) révèle que le CD8+ spécifique du SRAS-CoV-2 Les lymphocytes T présentent un phénotype « d’épuisement » accru avec une expression élevée de récepteurs inhibiteurs (IR) (Tim-3 et Lag-3) par rapport aux lymphocytes T CD8+ réactifs au virus de la grippe A et au virus respiratoire syncytial (RSV). Il est intéressant de noter que ces lymphocytes T CD8+ « épuisés » ne sont pas dysfonctionnels mais enrichis en gènes liés à la cytotoxicité.233 Néanmoins, les lymphocytes T CD8+ réactifs au SRAS-CoV-2 ont réduit la production de cytokines.233 Par conséquent, des études supplémentaires sont nécessaires pour élucider pleinement la fonction. des lymphocytes T CD8+ spécifiques du SRAS-CoV-2 chez les patients COVID-19.

NF-Kb

Wnt

Les voies de signalisation de Wnt englobent les voies Wnt/β-caténine, Wnt/planner cell polarity et Wnt/Ca2+. La voie de signalisation Wnt/β-caténine est une classe de signalisation Wnt dépendante de la β-caténine, également connue sous le nom de voie canonique, qui contrôle principalement la prolifération cellulaire. Les voies Wnt/PCP et Wnt/Ca2+ ne dépendent pas de la β-caténine et sont connues comme voies non canoniques qui régulent la polarité, l’adhésion et la migration cellulaire. Dans la voie Wnt/β-caténine, les protéines liées aux récepteurs des lipoprotéines et la famille des protéines frizzled agissent comme des récepteurs Wnt et forment un complexe avec les protéines Wnt pour activer la signalisation en aval.

Au cours du développement de l'infarctus aigu du myocarde, un Wnt2 élevé a favorisé la signalisation β-caténine/NF-κB en se liant à frizzled-4 et au récepteurs des lipoprotéines 6, et un Wnt4 élevé a activé la même signalisation en se liant à frizzled-2 et récepteurs des lipoprotéines 6, entraînant un effet pro-fibrotique .

Le complexe protéine d'inhibition (Axin)/la protéine APC (APC)/glycogène synthase kinase 3 bêta (GSK3β)/caséine kinase 1 alpha (CK1alpha) phosphoryle et inactive la β-caténine. L'activation transcriptionnelle de NF-κB est diminuée dans les fibroblastes embryonnaires déficients en GSK3 sans affecter la dégradation de l'IκB et la translocation nucléaire de NF-κB . Disheveled entrave le complexe Axin/APC/GSK3β/CK1α dans le cytoplasme, ce qui inhibe la dégradation de β -caténine et favorise sa translocation vers le noyau, et active les gènes liés à la prolifération et à la différenciation en interagissant avec la famille de facteurs de transcription du facteur T-Cell Factor (TCF) et en activant des coactivateurs .

Disheveled interagit avec p65 dans le noyau et inhibe l'activation transcriptionnelle médiée par NF-κB et favorise l'apoptose, indépendamment de Wnt ou de la β-caténine. La β-TrCP, une ubiquitine E3 ligase, favorise la dégradation ubiquitylée de la β-caténine en réponse à la signalisation Wnt au repos.

Au cours de l'endotoxémie, les signalisations NF-κB et Wnt/β-caténine sont activées mutuellement, et le β-TrCP intervient dans la dégradation de l'IκB pour réguler positivement la signalisation NF-κB. Le NF-κB activé, à son tour, favorise la production de Wnt, de β-caténine et de β-TrCP, ce qui entraîne des tempêtes de cytokines, des lésions hépatiques et même la mort.154 
La signalisation Wnt peut également interagir avec la signalisation non canonique du NF-κB. . Il a été constaté que LTβR inhibe la signalisation WNT/β-caténine dans les cellules progénitrices épithéliales alvéolaires en activant la signalisation non canonique NF-κB, favorisant ainsi l'apoptose des lymphocytes et inhibant la régénération.155

Pathologies

NF-κB joue également un rôle central dans la différenciation des cellules T activées en cellules effectrices, notamment les cellules Th1, Th2, lymphocyte Th17 et le lymphocyte T régulateur. Ce processus repose sur l'induction de facteurs de transcription spécifiques, notamment T-bet, GATA3, RORγt et Foxp3. De plus en plus de preuves suggèrent que les membres de la famille NF-κB sont des régulateurs clés de ces processus. Par exemple, des études ont montré que l'absence de Foxo3a entraîne une suractivation de NF-κB et une production accrue de cytokines TH1 et TH2, conduisant à une immunité hyperactivée.307 De plus, les souris dépourvues de la sous-unité p50 de NF-κB ne parviennent pas à développer une inflammation éosinophile des voies respiratoires. , indiquant le rôle critique de NF-κB dans la différenciation Th2.308 L'axe TCR/CARMA1/NF-κB pilote sélectivement la différenciation Th17 par le biais de mécanismes impliquant la progression du cycle cellulaire.309 De plus, la signalisation TCR induit une translocation nucléaire de la sérine/thréonine kinase 4 (Stk4 ), entraînant la formation du complexe Stk4-Foxp3-NF-κB p65, qui régule les programmes de transcription dépendants de Foxp3 et de p65, favorisant ainsi l'activation des cellules Treg.190 Cellules B

Concernant les cellules B, le développement et la survie des cellules B immatures dépendent largement de la signalisation NF-κB en aval du BCR et du BAFF. Tout au long du développement des cellules B, la voie canonique NF-κB activée par BCR régule la tolérance centrale, la survie et la différenciation. La stimulation tonique BCR et BAFF contribue au maintien des cellules B naïves grâce à l’activation de NF-κB. La signalisation BAFF coordonne les activités de RelB et cRel pour assurer la survie pendant la maturation périphérique des cellules B.310 Dans le centre germinal, les signaux CD40L coopèrent avec la signalisation BCR pour induire l'expression de c-Myc via la voie NF-κB, favorisant la survie des cellules B et la re- entrée dans le cycle cellulaire.311 Par la suite, la signalisation NF-κB dans les cellules B exprimant un BCR spécifique conduit à une recombinaison par commutation de classe, entraînant la différenciation des cellules B en cellules B mémoire ou en plasmocytes.289 En résumé, NF-κB joue un rôle rôle crucial dans le soutien de la prolifération, de la différenciation et de la survie des cellules B.

Cellule tumorale circulante

Circulating tumor cells: biology and clinical significance

Les métastases sont la caractéristique la plus mortelle du cancer1. Malgré des progrès significatifs dans le diagnostic et le traitement du cancer au cours des siècles passés, les métastases restent un obstacle majeur à l'amélioration des résultats cliniques des patients atteints de cancer2. Néanmoins, nous avons été témoins de progrès significatifs au cours des deux cents dernières années dans la révélation des concepts fondamentaux sous-jacents au développement des métastases et dans la création de nouvelles technologies pour faciliter la recherche sur les métastases cancéreuses. La figure 1 met en évidence les principales découvertes et étapes de l'étude des métastases cancéreuses. L’hypothèse « graine et sol » formulée par Steven Paget3 dans les années 1830 a clairement clarifié la progression des métastases cancéreuses. Avec les progrès de la science et des technologies, en particulier depuis les années 2000, une pléthore de nouvelles technologies ont été avancées, telles que le séquençage à haut débit4,5, les modèles de souris transgéniques6, les outils d'édition CRISPER/Cas97 et le séquençage unicellulaire8. Grâce à ces technologies puissantes, les phénomènes biologiques sous-jacents aux métastases, tels que la transition épithéliale-mésenchymateuse (EMT) des cellules tumorales9, le rôle des exosomes dans le soutien des métastases10, les cellules tumorales circulantes (CTC) et les amas de CTC dans l'ensemencement des colonies métastatiques11, ainsi que les interactions complexes entre Les cellules tumorales et le microenvironnement12 ont été progressivement démasqués, parallèlement à la découverte de nombreux gènes conducteurs liés aux métastases. La « boîte noire » des métastases est progressivement dévoilée et des agents efficaces ciblant les métastases devraient voir le jour dans un avenir proche.

Les métastases cancéreuses sont un processus complexe en plusieurs étapes impliquant l'invasion de cellules cancéreuses dans le site primaire, l'intravasation dans la circulation, la survie dans la circulation, l'extravasation de la circulation, ainsi que l'attachement et la colonisation du site métastatique (Fig. 2). Les CTC sont définis comme des cellules tumorales éliminées de la tumeur primaire et balayées par les systèmes circulatoire ou lymphatique. À ce jour, la plupart des recherches sur les CTC se sont concentrées sur les CTC dans la circulation sanguine. Les CTC ont été décrits pour la première fois en 1869 par Ashworth qui a observé « certaines cellules » dans le sang d’un patient atteint d’un cancer métastatique avec une apparence similaire aux cellules tumorales des tumeurs primaires13. On suppose que les CTC sont le substrat des métastases. Bien que les CTC proviennent de la tumeur primaire, ils sont distincts des cellules tumorales primaires14, avec des propriétés de transition EMT qui les aident à se libérer de la tumeur primaire et facilitent l'intravasation dans la circulation sanguine, la dissémination en grappes de CTC pour augmenter le potentiel métastatique et présentent des caractéristiques de souche. qui améliorent leur capacité à initier des métastases (Fig. 2). Cependant, la plupart des CTC périssent dans la circulation et seuls un nombre limité de CTC survivent et infiltrent des organes distants. Les interactions entre les CTC et l'environnement sanguin (Fig. 2), notamment la manière dont les CTC échappent à la surveillance immunitaire dans le sang, ont été largement impliquées dans les mécanismes métastatiques des CTC. Il a fallu plus d’un siècle aux chercheurs pour reconnaître le rôle essentiel des CTC dans les métastases du cancer, en raison des défis techniques uniques requis pour isoler ces très rares CTC du pool massif de cellules sanguines en circulation15. Cependant, au cours des deux dernières décennies, les technologies émergentes pour l'isolement des CTC ont permis la recherche sur la biologie des CTC et ont facilité les applications cliniques des CTC dans le dépistage du cancer, la surveillance de la réponse au traitement et l'évaluation du pronostic.

La biologie des CTC

Caractérisation moléculaire des CTC

Des preuves expérimentales soutiennent l’idée selon laquelle les cellules tumorales peuvent se propager même au cours des premiers stades de l’évolution tumorale16,17. La caractérisation moléculaire des CTC ajoutera des connaissances au mécanisme sous-jacent des processus métastatiques, contribuant ainsi au diagnostic précoce et à la prévention des métastases.

Marqueurs moléculaires des CTC

Un panel de marqueurs moléculaires a été utilisé pour détecter les CTC dans divers cancers. Les marqueurs associés aux CTC utilisés pour différents cancers sont résumés dans les tableaux 118,19. La plupart des cancers étant d’origine épithéliale, le marqueur le plus couramment utilisé pour les CTC est l’EpCAM, un marqueur épithélial « universel » des cancers20. L'expression d'EpCAM varie selon les différents types de cancer21, et les technologies de détection de CTC basées sur EpCAM sont largement appliquées aux cancers qui expriment fortement EpCAM, tels que le cancer du sein et de la prostate. De nombreuses études ont montré que les CTC dans les cancers du sein et de la prostate sont EpCAM-positifs et ont validé leur valeur pronostique dans les cas de stade précoce ou métastatique22,23. D’autres types de cancers d’origine épithéliale, tels que les cancers pancréatiques24, colorectaux25 et hépatocellulaires26, présentent également un taux de détection considérable de CTC positifs pour EpCAM. De même, la présence de ces CTC EpCAM-positifs prédit des métastases précoces à distance et une survie plus faible des patients25,27,28. Cependant, l’utilisation d’EpCAM comme marqueur CTC présente des limites. Il ne peut pas être utilisé dans les tumeurs EpCAM négatives ou à faible expression, telles que les cancers neurogènes. Les CTC peuvent subir une EMT et les marqueurs épithéliaux, y compris EpCAM, sont régulés négativement pendant l'EMT, ce qui affecte le taux de détection des CTC positives pour EpCAM. Bien qu'il existe des doutes quant à la pertinence des technologies basées sur EpCAM pour détecter tous les CTC, de nombreuses études ont illustré la valeur potentielle des CTC positives à EpCAM dans les applications cliniques29. Dans une certaine mesure, les CTC EpCAM-positifs constituent un sous-groupe important de tous les CTC, donc les CTC EpCAM-positifs pourraient toujours être un biomarqueur fiable si le pronostic du cancer et l'efficacité thérapeutique sont pertinents pour les CTC EpCAM-positifs.

En raison de l'activité EMT de certaines cellules épithéliales cancéreuses, la détection uniquement des CTC EpCAM-positives sous-estime probablement la population totale réelle de CTC et passe à côté d'informations biologiques importantes sur les CTC EpCAM-négatives. Dans certains types de cancer, tels que les patients atteints d’un cancer du poumon non à petites cellules (CPNPC), il a même été constaté que la quantité de CTC négatives pour EpCAM était significativement plus grande que celle de CTC positives pour EpCAM30. Néanmoins, le mauvais isolement des CTC par les technologies basées sur EpCAM peut être évité en utilisant à la fois des marqueurs du cancer épithélial et mésenchymateux, ainsi que par des méthodes de détection indépendantes des marqueurs. Par exemple, dans le cancer du sein, l’utilisation de nanoparticules magnétiques fluorescentes constituées d’une interface double anticorps ciblant à la fois l’EpCAM et la N-cadhérine a contribué à un isolement à haute efficacité et à une identification rapide des CTC31,32. Dans le cancer des voies biliaires, un test unicellulaire pour détecter les CTC a permis d'identifier à la fois les CTC épithéliales et les CTC non conventionnelles dépourvues de marqueurs épithéliaux et leucocytaires, et a donc conduit à une augmentation du taux de positivité des CTC33. Le programme EMT des cellules cancéreuses présente des altérations moléculaires, notamment une diminution de l'expression des marqueurs épithéliaux (E-cadhérine, ZO-1, claudines et occludines) et une expression accrue des marqueurs mésenchymateux (vimentine, N-cadhérine, protéine spécifique des fibroblastes1 et fibronectine). )34. L'EMT est exécuté par des facteurs de transcription liés à l'EMT, appartenant principalement aux familles SNAIL, TWIST et ZEB34. Toutes ces molécules liées à l’EMT peuvent théoriquement être utilisées pour les méthodes de ciblage des EMT-CTC. Cependant, de nombreuses molécules liées à l'EMT sont des protéines cytoplasmiques ou nucléaires, ce qui exclut leur utilisation dans les technologies de détection de CTC basées sur les molécules membranaires actuellement disponibles. Des protéines telles que la E-cadhérine, la vimentine et le twist étaient le plus souvent utilisées dans le passé (Tableau 1), probablement en raison de leur accessibilité à la détection dans les technologies de détection CTC traditionnelles, notamment le tri par cytométrie en flux, l'immunocoloration et l'hybridation in situ par fluorescence (FISH). coloration. Cependant, l’émergence de technologies de séquençage de CTC unicellulaires permettra de démasquer le statut EMT des CTC de manière plus complète et pourra couvrir toutes les alternances moléculaires liées à l’EMT au niveau de l’ARN.

Autres biomarqueurs, tels que le récepteur 2 du facteur de croissance épidermique humain (HER2)37,38,39,40,41,42,43,44,45,46,47, le récepteur des œstrogènes39,48,49,50, la membrane spécifique de la prostate l'antigène51,52,53, le récepteur du folate54,55,56 et la survivine57 ont été décrits comme marqueurs CTC dans différents cancers, avec une signification clinique différente. Ces marqueurs CTC spécifiques du cancer sont répertoriés dans le tableau 1. La plupart de ces marqueurs CTC spécifiques du cancer sont conformes aux marqueurs moléculaires spécifiques de la tumeur primitive. Cependant, il existe une discordance dans l’expression de marqueurs spécifiques entre la tumeur primitive et les CTC. Par exemple, les taux de discordance de l’amplification du gène HER2 entre les CTC et la tumeur primitive du sein étaient d’environ 15 %58, suggérant une sélection clonale des CTC ou une acquisition clonale, probablement due à une instabilité génétique. Il convient de mentionner que pour le mélanome, un cancer de la peau qui débute dans les mélanocytes, les technologies de détection des CTC reposent sur plusieurs molécules d'adhésion cellulaire du mélanome, telles que HMW-MAA59,60,61, MART-162,63,64, CD14661, 65 et MAGE A362,63,66, qui sont des marqueurs moléculaires très spécifiques du mélanome.

La variété des marqueurs CTC indique l’hétérogénéité des CTC parmi les différents types de cancer. Même chez un patient, les CTC sont spatio-temporellement hétérogènes, ce qui peut être le résultat d'un microenvironnement spatialement différent dans le sang et de changements temporels dans la réponse thérapeutique. Ainsi, il est difficile de définir l’ensemble de la population de CTC à l’aide des marqueurs moléculaires très limités actuellement disponibles. De plus, les marqueurs CTC ne devraient pas être constants selon les différents stades du cancer et les périodes de traitement.

Analyse génomique des CTC

L'instabilité génomique contribue à l'évolution des tumeurs et à l'émergence de sous-clones tumoraux résistants. La surveillance de l’instabilité génomique tumorale, notamment en termes de résistance tumorale et de métastases, contribue grandement à l’évaluation de la réponse au traitement et à la médecine de précision. L'évaluation des CTC à l'aide d'une biopsie liquide non invasive est accessible pour un échantillonnage en série afin de détecter l'instabilité génomique de la tumeur.

La détermination du statut des mutations EGFR et KRAS est cruciale pour guider le traitement des patients atteints de CPNPC recevant des inhibiteurs de la tyrosine kinase de l'EGFR et des patients atteints d'un cancer colorectal traités respectivement par un traitement anti-EGFR. La concordance des mutations entre les CTC et les tissus tumoraux primaires ou métastatiques appariés a attiré beaucoup d'attention. En utilisant une technique microfluidique pour capturer le CTC, Maheswaran et al. ont découvert que seuls deux des 31 patients présentant des mutations avaient été négligés lors de leur test de détection67. Ils ont identifié la mutation activatrice de l'EGFR dans les CTC chez 92 % des patients métastatiques atteints de CPNPC et ont détecté la mutation résistante aux médicaments T790M dans les CTC de 33 % des patients ayant répondu au traitement par inhibiteur de la tyrosine kinase et chez 64 % des patients ayant présenté une progression clinique. Pour l'analyse de la mutation du gène KRAS, le taux de concordance mutationnelle entre les CTC et les tumeurs primitives appariées variait de 37 % à 90 % dans les cas de cancer colorectal68,69,70,71. Cette différence dans le taux de concordance peut être due aux différents protocoles de sélection des CTC utilisés dans ces études. Les mutations KRAS sont également fréquentes dans l'adénocarcinome canalaire pancréatique (PDAC), présent dans 90 % des cas de PDAC. Cependant, Kulemann et al. ont découvert que le taux de discordance de la mutation KRAS dans les CTC et les tumeurs PDAC correspondantes était de 42 %72. Des études d’analyse des mutations génétiques dans les CTC ont également été menées dans de nombreux cancers tels que le cancer de la prostate73,74, le cancer du sein75,76, les carcinomes hépatocellulaires77, et une discordance mutationnelle entre les CTC et les tumeurs correspondantes a souvent été constatée. Le taux de discordance était probablement attribué à l'efficacité de détection différente des mutations des CTC ou à l'hétérogénéité entre les CTC et les cellules tumorales primaires. L'évaluation génomique du tissu tumoral et des CTC peut être complémentaire. Ainsi, une combinaison de tests mutationnels de CTC et d’échantillons de tumeurs guiderait le traitement plus précisément.

La détermination des alternances de nombre de copies (CNA) des CTC permet d’analyser et de suivre les profils de cancer à mesure que les tumeurs évoluent. Dans le cancer du poumon, Ni et al.78 ont découvert que les CTC présentaient des profils d’ANC reproductibles, similaires à ceux des tumeurs métastatiques, et que différents patients partageaient des profils d’ANC similaires. Dans le cancer du poumon à petites cellules, un classificateur basé sur le CNA pour les CTC a correctement attribué 83,3 % des patients comme étant chimioréfractaires ou chimiosensibles79. Dans le cancer du sein, l’évaluation des CNA dans les CTC archivés est réalisable. Paoletti et al.80 ont constaté que les CNA des CTC et des tissus tumoraux métastatiques appariés chez les patientes atteintes d'un cancer du sein étaient hautement concordants, bien que les CTC et les tissus tumoraux appariés présentaient plusieurs altérations discordantes du nombre de copies, suggérant que les CTC étaient les cellules sous-clones des tissus tumoraux. Dans le cancer du sein triple négatif, les CTC avec les CNA des chromosomes 10 et 21q sont prédictifs de la progression clinique, et leur analyse de réseau a présenté des modules connectés comprenant la signalisation HER/phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate 3-kinase/RAS/JAK81. Dans le cancer de la prostate, Lambro et al.82 ont révélé que les CNA des CTC étaient hétérogènes entre patients et entre cellules et pouvaient être omis dans les analyses de biopsies en masse. Dans le cancer de la prostate métastatique résistant à la castration, l'analyse du nombre de copies génomiques totales des CTC a montré que les gains génomiques communs dans les CTC impliquaient des gènes tels que le récepteur des androgènes (AR), la transition mésenchymateuse à épithéliale (MET), l'ERG et la kinase 12 dépendante de la cycline. , tandis que des pertes génomiques courantes ont été observées dans des gènes tels que l'homologue de la phosphatase et de la tensine (PTEN), RAF1 et GATA283. De même, Malihi et al. ont également observé que les CNA dans des gènes tels que PTEN, RB1, TP53 et AR étaient étroitement associés à l'instabilité génomique et à la survie dans les variantes agressives du cancer de la prostate84.

D’autres analyses génomiques ont également été réalisées dans les CTC. Les tests FISH ont été adoptés dans les CTC pour détecter les biomarqueurs de la sensibilité au traitement, tels que les tests ALK FISH dans les CTC des patientes NSCLC85 et les tests HER2 FISH dans les CTC des patientes atteintes d'un cancer du sein86,87. Récemment, sur la base de la technique d'analyse de méthylation de l'ADN par résolution unicellulaire, le méthylome de l'ADN de CTC uniques et de clusters de CTC a été révélé chez des patientes atteintes d'un cancer du sein, et a indiqué que le profil d'hypométhylation des clusters de CTC obtenu était associé à un mauvais pronostic et que le traitement avec Les inhibiteurs de Na+/K+-ATPase pour dissocier les amas de CTC pourraient inverser le profil de méthylation des amas de CTC et supprimer les métastases88.

Analyse du ranscriptome des CTC

Le séquençage unicellulaire s'est développé rapidement ces dernières années et a été appliqué pour étudier les transcriptomes CTC. Les profils d'expression unicellulaire peuvent distinguer les CTC des cellules mésothéliales et des cellules sanguines de l'adénocarcinome du poumon, avec des marqueurs représentatifs, notamment EpCAM pour les CTC89. L'analyse du transcriptome basée sur le séquençage unicellulaire a révélé une hétérogénéité dans la sous-population CTC. En testant l'expression de gènes associés à la prolifération tels que le marqueur de prolifération Ki-67, Magbanua et al90. ont découvert que 65 % des CTC chez les patientes atteintes d'un cancer du sein métastatique présentaient une faible prolifération du Ki-67 et que 35 % des patientes présentant une expression de Ki-67 à forte prolifération avaient un mauvais pronostic. Cheng et al.91 ont effectué une analyse du transcriptome unicellulaire de 666 CTC chez des patientes atteintes d'un cancer du sein métastatique. Ils ont déterminé que les CTC intra-patients étaient hétérogènes en ce qui concerne les états de type EMT et MET, et que les CTC étaient enrichis pour le phénotype de type tige91. Le séquençage unicellulaire des CTC a également grandement aidé à découvrir les voies de signalisation des conducteurs qui ont contribué aux métastases et à l'échec du traitement. L'ARN-Seq du CTC de la prostate unique a indiqué l'activation de la signalisation Wnt non canonique chez les patients résistants aux antiandrogènes92. De plus, en utilisant des modèles murins, l’expression ectopique de Wnt5a a atténué les effets d’un inhibiteur de l’AR et la suppression de Wnt5a pourrait restaurer partiellement la sensibilité des cellules cancéreuses de la prostate résistantes aux médicaments92. Les CTC ont été associés à un mauvais pronostic du cancer colorectal. Une étude du profil du transcriptome spécifique du CTC93 de six patients atteints d'un cancer colorectal métastatique a caractérisé 410 gènes spécifiques du CTC, principalement liés au mouvement et à l'adhésion cellulaires, tels que VCL ITGB5, la protéine morphogénétique osseuse 6, le facteur de croissance transformant bêta 1 et le talin. 1, et étaient liés à la mort et à la prolifération cellulaires, comme la protéine précurseur bêta-amyloïde, la clusterine et TIMP1.

Transition épithéliale-mésenchymateuse des CTC

L'EMT est le processus par lequel les cellules tumorales épithéliales perdent leur adhésion intercellulaire et acquièrent des propriétés mésenchymateuses et invasives. Lors de la dissémination, les cellules tumorales se détachent de la membrane basale via l’activation de l’EMT et entrent directement dans la circulation, servant de CTC se déplaçant vers des sites distants. Lorsque les CTC extravasent, ils subissent alors un processus inverse appelé MET et prolifèrent pour former des macro-métastases94,95,96. Ici, le développement métastatique dépend de l’équilibre délicat de la transition entre ces deux phénotypes. Il a également été proposé que l'activité d'EMT-MET joue un rôle important dans le processus métastatique des CTC97. En utilisant des modèles murins, il a été constaté que les CTC de type épithélial avec une transition mésenchymateuse restreinte avaient la plus forte capacité de formation de métastases pulmonaires, alors que les CTC de type mésenchymateux présentaient une capacité métastatique limitée98. Dans le cancer du sein, les CTC présentent des changements dynamiques dans la composition de l'EMT, et les CTC mésenchymateuses se sont révélées étroitement associées à la progression du cancer9,98. Une multitude d'études ont montré une augmentation de l'EMT des CTC plutôt que des cellules tumorales primaires dans divers cancers99,100,101,102,103. Dans une étude basée sur l’analyse bioinformatique de sept ensembles de puces génétiques, Guan et al. ont montré que par rapport aux tumeurs primaires, les principaux changements dans les CTC impliquaient l'adhésion cellulaire, l'EMT et l'apoptose104. Dans une étude prospective incluant 39 patientes atteintes d'un cancer du sein invasif, Tashireva et al. observé une majorité de phénotypes CTC hétérogènes (22 échantillons détectables sur 24) présentant une plasticité EMT105. Fait intéressant, il a été constaté que la contrainte de cisaillement des fluides peut induire l’EMT des CTC via la signalisation JNK dans le cancer du sein, ce qui a confirmé la relation entre l’augmentation de l’EMT des CTC et une faible survie des patientes106.

Cliniquement, la combinaison du nombre total de CTC et de la proportion de CTC mésenchymateuses107 peut être utilisée pour surveiller la résistance thérapeutique et prédire le pronostic chez les patients atteints de cancer en raison des différences significatives de survie de ce critère108. Par exemple, puisque la présence initiale de CTC totaux dans le CPNPC avancé conférait un mauvais pronostic109, et que la présence de plus de cinq EMT-CTC indiquait une maladie évolutive110. Différents nombres de CTC totaux et de CTC EMT jouent un rôle important dans la détermination du pronostic des patientes atteintes d'un cancer du sein. Curieusement, il a été souligné qu’une meilleure compréhension des sous-types EMT-CTC et de leurs interactions avec les cellules mononucléées du sang périphérique pourrait aider à concevoir de meilleurs traitements anti-métastatiques111. Étant donné que les patientes positives au CTC EMT avec un rapport neutrophiles/lymphocytes ≥ 3 présentaient un risque 8,6 fois plus élevé de récidive de la maladie par rapport aux patientes négatives au CTC EMT présentant des taux de neutrophiles inférieurs, les scores basés sur l'inflammation ont augmenté la valeur pronostique des CTC dans le cancer du sein primitif112. . Par conséquent, cibler la voie EMT peut empêcher la propagation des cellules tumorales chez les patients à un stade précoce et éradiquer les cellules métastatiques aux stades avancés.

L’origine des CTC

De nombreuses études antérieures ont indiqué une sous-population de CTC agressifs présentant des traits de « souche » dans différents cancers, qui font référence à leurs propriétés d’auto-renouvellement et d’induction de la croissance tumorale. Dans le cancer de la vessie, des études ont rapporté la forte expression d’OCT4, une protéine cruciale pour le maintien de la fonction souche113, dans un sous-groupe de CTC114. Dans le cancer du sein, les phénotypes cellulaires CD44+/CD24-/low et aldéhyde déshydrogénase 1 (ALDH1) + seraient associés à la souche. Après avoir détecté l'expression de CD44, CD24 et ALDH1 des CTC chez 30 patientes atteintes d'un cancer du sein métastatique, Theodoropoulos et al. ont constaté que 35,2 % des 1 439 CTC étaient CD44+/CD24-/faible, et 17,7 % des 238 CTC étaient ALDH1haut/CD24-/faible, ce qui prouve l’origine des CTC96. Une lignée cellulaire CTC-3 établie à partir des cellules du sang périphérique d'une patiente atteinte d'un cancer du sein a montré une croissance plus agressive que la lignée cellulaire largement utilisée du cancer du sein MCF-7. Le profilage génétique a révélé une expression plus élevée des marqueurs de souche dans la lignée cellulaire CTC-3 par rapport aux cellules MCF-7115. Dans le carcinome hépatocellulaire (CHC), 71,4 % des patients atteints de CHC étaient positifs au CTC pour le marqueur des cellules souches cancéreuses, CD44 ; ainsi, ils disposaient d’une population importante de CTC dotés de propriétés souches, ce qui pourrait contribuer à la survie et à la dissémination des cellules tumorales116. Dans le glioblastome, l’analyse de l’ARN-seq a révélé une souche et une chimiorésistance induites par l’activation de Wnt dans les CTC117. Dans le cancer de la prostate, le marqueur de cellules souches CD133 a été observé dans la majorité (> 80 %) des CTC de patients atteints d'un cancer de la prostate métastatique résistant à la castration97 et une sous-population de type tige du récepteur de chimiokine à motif C-X-C 4+/CD133+CTC était plus élevée. plus répandue dans les CTC EpCAM négatives que dans les CTC EpCAM positives118.

Il est crucial de comprendre les mécanismes régulant la souche des CTC, et interférer avec les propriétés de la souche de la sous-population des CTC pourrait supprimer plus efficacement la progression du cancer et les rechutes. Les CTC subissent des niveaux considérables d’écoulement de cisaillement fluide au cours de leur dissémination, et l’écoulement de cisaillement fluide lui-même peut avoir un impact sur les CTC. En utilisant un modèle de cancer du sein avec métastases cérébrales, il a été suggéré que le flux de cisaillement hémodynamique pourrait réguler positivement les gènes souches des CTC lors de la survie dans des conditions de flux de cisaillement119. La transition des CTC de type EMT en régulant négativement la signalisation ERK et GSK3β pourrait favoriser la conversion des CTC en CTC de type tige avec une capacité élevée de formation de sphères et d'initiation de tumeurs .

Les CTC et le microenvironnement sanguin

Lorsqu'ils sont transportés dans la circulation sanguine, la plupart des CTC sont contraints par une contrainte de cisaillement néfaste ou meurent d'anoikis, un mécanisme de mort cellulaire programmé dû à la perte d'attache cellulaire. Seule une petite fraction des CTC interagissent étroitement avec les plaquettes, les neutrophiles, les macrophages, les cellules myéloïdes suppressives (MDSC) ou les fibroblastes associés au cancer (CAF) pour échapper au système immunitaire et favoriser leur survie123,124. Récemment, de plus en plus d'études suggèrent que l'interaction et la modulation entre les CTC et le microenvironnement sanguin hostile sont essentielles à l'adhésion aux cellules endothéliales, à l'invasion des tissus et aux métastases tumorales (Fig. 3).

Interaction des CTC avec les neutrophiles

Les neutrophiles sont les leucocytes circulants les plus abondants chez l’homme et ont récemment été étudiés pour favoriser la progression du cancer125. Un nombre accru de neutrophiles en circulation est associé à un mauvais pronostic dans plusieurs types de cancers126,127,128. La formation d’amas de globules blancs CTC (WBC) a déjà été rapportée dans la circulation sanguine129. En 2019, Szczerba et al. ont déterminé que les CTC étaient associés de manière significative aux neutrophiles chez les modèles murins et chez les patientes atteintes d'un cancer du sein, présentant un potentiel métastatique plus important avec une plus grande expression de gènes impliquant la progression du cycle cellulaire par rapport aux CTC seuls130. Ces observations concordent avec les découvertes précédentes montrant le rôle de prolifération des neutrophiles sur les cellules tumorales131. La liaison des CTC et des neutrophiles est médiée par la jonction cellule-cellule et nécessite éventuellement la molécule d'adhésion des cellules vasculaires 1130. De plus, les neutrophiles peuvent adhérer directement aux CTC via l'interaction Mac-1/ICAM-1 et agir comme un pont entre les cellules tumorales et le parenchyme hépatique, favorisant ainsi l'extravasation et les métastases hépatiques132. Ainsi, les CTC se regroupent avec des neutrophiles qui s'ancrent à l'endothélium vasculaire pour l'extravasation tout en résistant au stress de cisaillement, et le processus est médié par une série de protéines d'adhésion cellulaire, telles que la cadhérine, l'intégrine et la glycoprotéine de surface133,134,135. Curieusement, Chen et al. ont découvert que l'IL-8 sécrétée par les neutrophiles était essentielle à la séquestration des neutrophiles avec des cellules tumorales arrêtées et aux comportements d'extravasation des cellules tumorales adjacentes à travers la barrière endothéliale136.

Les neutrophiles peuvent également favoriser les métastases de manière indirecte. Les pièges extracellulaires des neutrophiles (NET) sont des structures en forme de toile formées par des complexes ADN-histone et des protéines libérées par les neutrophiles activés, capables d'avoir un impact sur la biologie des CTC137. De nombreuses études ont montré que les TNE étaient capables de capturer les CTC dans la circulation et, ce faisant, favorisaient la dissémination métastatique138,139. Des expériences in vitro et in vivo ont montré que l'adhésion du CTC au NET est médiée par la β1-intégrine exprimée à la fois sur le NET et sur les cellules cancéreuses, alors que cet effet a été abrogé après l'administration de la DNAse I139. Dans un modèle murin de stress chirurgical, la formation de NET a déclenché la libération de la boîte de groupe 1 à haute mobilité, qui a activé les voies médiées par TLR9 dans les CTC et a donc accéléré la progression des métastases hépatiques140. De plus, les TNE peuvent également réveiller les cellules cancéreuses dormantes et favoriser les métastases. Récemment, Albrengues et al. a démontré avec élégance que deux protéases associées au NET, l'élastase des neutrophiles et la métalloprotéinase matricielle 9 (MMP9), se concentrent au niveau de la laminine, provoquent son clivage, en générant un épitope qui induit le réveil des cellules cancéreuses dormantes par l'activation de l'intégrine et la signalisation FAK/ERK/MLCK/YAP141. . À son tour, il a été démontré que les protéines exprimées par la tumeur, telles que la protéase cathepsine, soutiennent les métastases pulmonaires du cancer du sein en favorisant la formation de NET dans les niches métastatiques142. Le domaine en spirale contenant la protéine 25, une autre protéine exprimée sur la membrane des cellules cancéreuses, pourrait servir de capteur spécifique pour les composants ADN de l'ADN, qui induit la migration et l'adhésion des cellules tumorales143. De plus, en formant des TNE, les neutrophiles en circulation peuvent aider les CTC à échapper à la surveillance immunitaire en supprimant l'activation des leucocytes périphériques144, la fonction des cellules tueuses naturelles (NK)145, la réponse antitumorale des cellules T effectrices146 et même la coopération avec d'autres cellules immunitaires (telles que comme cellules γδT productrices d’IL17)147. Dans l’ensemble, il existe des preuves d’un rôle pro-métastatique des neutrophiles dans leur interaction avec les CTC, mais le mécanisme spécifique reste à élucider plus en détail.

Interaction des CTC avec les macrophages

Les macrophages associés à la tumeur (TAM) contribuent non seulement à la progression métastatique au sein de la tumeur primitive, mais favorisent également les stades ultérieurs des métastases, notamment la dissémination et l'extravasation des CTC148. Hamilton et coll. ont tenté d'étudier les interactions CTC-macrophages en co-cultivant des cellules mononucléées du sang périphérique avec des lignées cellulaires CTC obtenues auprès de patients atteints d'un cancer du poumon à petites cellules. Ils ont découvert que les CTC étaient capables d'induire la différenciation des monocytes en TAM, qui sécrètent une multitude de médiateurs tels que l'ostéopontine, la MMP9, la chitinase-3-like-1 et le facteur plaquettaire pour favoriser le recrutement, la migration et l'invasion des leucocytes. Dans une autre étude sur le cancer colorectal, la boucle de rétroaction entre les TAM et les cellules cancéreuses est essentielle pour le programme EMT des CTC et l'intravasation dans la circulation sanguine. Mécaniquement, l'IL6 dérivée des TAM régule le caractère invasif via la voie STAT3/miR-506-3p/FoxQ1, qui à son tour augmente l'expression de CCL2 des cellules tumorales formées par TAM pour aider à recruter des macrophages151. Les TAM semblent favoriser l'acquisition par les CTC de l'adhésivité mécanique et de l'endurance, les aidant ainsi à former des amas de cellules protectrices et à conférer une résistance aux contraintes de cisaillement152. La fusion des macrophages et des cellules tumorales pourrait constituer un mécanisme potentiel d’évasion et d’invasion immunitaire. Il a été démontré que ces hybrides macrophages-cellules tumorales présentaient des phénotypes de macrophages de type M2 (CD163) ainsi que des marqueurs épithéliaux (EpCAM)153,154, et ont été isolés du sang de patients atteints de plusieurs cancers tels que le PDAC155, le mélanome154, le sein, l'ovaire, et le cancer colorectal156. De plus, une fois transplantés chez des souris, ils se sont largement propagés et ont formé des lésions dans des tissus distants154,155. Une étude récente de Gast et al. ont révélé que les hybrides de fusion peuvent augmenter l'hétérogénéité des tumeurs et le comportement métastatique, ce qui est davantage corrélé au stade de la maladie et à la survie globale de plusieurs cancers157. De plus, des hybrides de plus grande taille étaient également associés à une moins bonne survie chez les patients atteints d’un cancer du poumon non à petites cellules158. Comprendre le mécanisme d'interaction directe et de fusion moléculaire entre les CTC et les macrophages revêt une grande importance pour l'identification de cibles thérapeutiques.

Interaction des CTC avec les plaquettes

Les métastases et la progression du cancer sont grandement influencées par le recrutement et l'activation des plaquettes, qui soutiennent la survie des CTC ainsi que par leur ensemencement et leur croissance sur des sites secondaires159,160. Les plaquettes peuvent se lier et former des agrégats avec les CTC dans la circulation sanguine, et les CTC augmentent la formation d'agrégation en libérant des microparticules prothrombotiques et procoagulantes ou en exprimant le facteur tissulaire161,162. Il a été démontré que les médiateurs libérés par les plaquettes, tels que le TGF-β, accélèrent l'EMT dans les CTC et favorisent l'invasion et les métastases163,164. Xiong et coll. a récemment déterminé que l'expression de la protéine de choc thermique 47 était induite au cours de l'EMT, ce qui renforçait l'interaction cellules cancéreuses-plaquettes grâce à sa sécrétion dépendante de collagène dans les cellules cancéreuses du sein165. Il est intéressant de noter que les plaquettes protégeraient les CTC contre le stress mécanique166 et induiraient une résistance à l’anoikis, cette dernière étant médiée par l’activation de la voie YAP1167. En outre, les plaquettes favorisent l'évasion des CTC lors de l'attaque des cellules NK par divers mécanismes, notamment (1) les agrégats plaquettaires qui produisent une protection de surface pour défendre l'effet de cytolyse des cellules NK ;168 (2) le CMH-I normal dérivé des plaquettes qui est transféré à la surface. de la cellule tumorale, empêchant ainsi l'identification des cellules NK ;169 (3) régulation négative du groupe tueur naturel 2, membre D (NKG2D) dans les cellules NK par le TGF-β dérivé des plaquettes, ainsi que l'excrétion des ligands NKG2D médiée par les plaquettes. , qui contribuent à une cytotoxicité antitumorale altérée ;170,171 et (4) un ligand lié au TNF induit par les glucocorticoïdes dérivés des plaquettes qui active le GITR dans les cellules NK et réduit leur cytotoxicité172. De plus, les cellules NK et les plaquettes peuvent également interférer avec les neutrophiles, les cellules T et les macrophages et moduler leur fonction immunitaire173,174,175. En plus de sauvegarder les CTC dans la circulation sanguine, les plaquettes sont également impliquées dans l’adhésion des cellules endothéliales. La fixation des plaquettes et des CTC est médiée par les récepteurs d’adhésion plaquettaire, tels que l’intégrine αIIbβ3 et la P-sélectine, favorisant ainsi la ferme adhérence des CTC à la paroi endothéliale176,177,178. De plus, les plaquettes activées par les cellules tumorales libèrent de l'ATP à partir de granules denses, ce qui induit ensuite l'activation du récepteur endothélial P2Y2 et permet la migration transendothéliale des cellules tumorales en augmentant la perméabilité179. Une étude a également révélé que l’interaction entre l’intégrine α6β1 sur les plaquettes et son récepteur, une désintégrine, et la métalloprotéase 9 sur les CTC est nécessaire au processus d’extravasation des cellules cancéreuses180. Les plaquettes pourraient également augmenter la perméabilité vasculaire pour faciliter l’extravasation des cellules tumorales. Par exemple, un modèle préclinique de métastases pulmonaires a montré que le CD97 associé aux cellules tumorales, un récepteur couplé à la protéine G, peut initier l'activation des plaquettes, conduisant ainsi à la sécrétion de granules, y compris la libération d'ATP et d'acide lysophosphatidique181. De même, il a été révélé que l’interaction entre la glycoprotéine VI, le récepteur spécifique des plaquettes, et son ligand, la galectine-3, exprimé sur les cellules cancéreuses du côlon et du sein, favorisait l’activation plaquettaire et la sécrétion d’ATP182. Par conséquent, ces sécrétions plaquettaires favorisent un processus de métastase tumorale en régulant la perméabilité vasculaire. Récemment, Xu et al. découvert que Ptx@AlbSNO peut bloquer les fonctions plaquettaires spécifiques à la tumeur pour supprimer l'EMT tumoral ainsi que prévenir l'adhésion des plaquettes autour des CTC. Ptx@AlbSNO peut également inhiber la sécrétion de TGF-β et améliorer l'infiltration intratumorale des cellules immunitaires pour inverser le TME immunosuppresseur, supprimant ainsi les métastases à distance183. Dans l’ensemble, les interactions étroites et complexes entre les CTC et les plaquettes pourraient impliquer des variantes moléculaires et des voies de signalisation distinctes et pourraient représenter une stratégie antitumorale prometteuse, particulièrement intéressante pour le traitement de plusieurs cancers.

Interaction des CTC avec les MDSC

MDSCs are a heterogeneous subset of myeloid cells characterized by immunosuppressive properties that also promote metastatic dissemination. Under a standard protocol for isolating human MDSCs, Cassetta et al. found that polymorphonuclear (PMN)-MDSC were significantly expanded among most cancer types except melanoma compared with infection and inflammation184. CTC-MDSC clusters are thought to evade immune surveillance of the T cell response185. Indeed, a decrease in circulating MDSCs was associated with an increase in activated OX40+PD-1- T cells in patients with diffuse large B-cell lymphoma186. Furthermore, Sprouse et al. found that in vitro co-culture of CTCs derived from melanoma and breast cancer patients and PMN-MDSCs enhanced Notch activation in CTCs through direct interaction between Jagged1 (Notch1 ligands) expressed on MDSCs and the Notch1 receptor expressed on CTCs. The increased production of reactive oxygen species production of MDSCs could upregulate Notch1 receptor expression, therefore, promoting CTC proliferation187. The potential mechanisms underlying the interplay between CTCs and MDSCs remains to be determined.

Interaction of CTCs with CAFs

CAFs are one of the most abundant components in the TME and play a prominent role in tumor initiation, angiogenesis, metastasis, and drug resistance188. Mechanistically, CAFs remodel the extracellular matrix structure, which allows tumor cells to invade through the stroma and communicate with cancer cells by secreting growth factors, chemokines, and cytokines189. However, little is known about the interplay between CAFs and CTCs. Duda et al. first demonstrated that CTCs could carry CAFs from the primary tumor to the metastatic site in mouse models of lung cancer metastasis190. These host-derived CAFs directly enhance tumor cell survival and promote the formation of metastasis, while depleting CAFs from lungs significantly reduces the number of macroscopic metastasis and extends survival rate in mice. Moreover, CAFs can protect CTCs from the fluid shear forces during the dissemination process191. In a three-dimensional co-culture model, CAFs were found to induce shear resistance to prostate tumor cells through stable intercellular contact, as well as soluble factors (such as CXCL5, CCL2, and CCL7), which are associated with cell survival, invasion, and EMT. In addition to experimental models, circulating CAFs (identified by FAP and α-SMA co-expression) have been detected in the peripheral blood of patients with metastatic breast, cancer but not in patients in the early stages192, and exhibit excellent precision in metastatic diagnosis (AUC–ROC, 0.975) when isolated using a novel acoustic microstreaming platform1

Applications cliniques des CTC

Cliniquement, les CTC sont désormais utilisés comme biomarqueurs de substitution pour de nombreux cancers solides. De nombreuses études ont été réalisées, principalement sur le cancer du sein, le cancer de la prostate, le cancer du poumon, le cancer du foie, le cancer du pancréas, le cancer gastrique et le mélanome. Bien que les lignes directrices cliniques n'incluent pas l'utilisation clinique des CTC, outre l'inclusion des CTC dans la classification des tumeurs cM0 (c'est-à-dire pas d'études cliniques de métastases manifestes mais la détection de cellules tumorales dans le sang), de nombreuses études ont prédit le grand potentiel des CTC dans les applications cliniques. Dans cette section, nous présenterons principalement le rôle des CTC en tant que biomarqueurs pour le diagnostic, le pronostic et le suivi thérapeutique dans différents cancers (Fig. 4).

Diagnostic précoce du cancer

En tant que méthode non invasive, la détection des CTC est intéressante pour faciliter le diagnostic du cancer. Les études sur les CTC utilisées pour le diagnostic précoce du cancer au cours des trois dernières années sont répertoriées dans le tableau 3. Une lésion tumorale contient déjà plus de 109 cellules tumorales au moment où elles sont détectables chez les patients utilisant les procédures d'imagerie actuelles15, telles que la tomodensitométrie, la résonance magnétique. imagerie et tomographie par émission de positons. Le diagnostic le plus précoce possible des cancers, notamment ceux à évolution rapide, est le meilleur moyen de les vaincre. Des études ont déterminé que les CTC sont corrélés au stade de la tumeur, mais l'utilité clinique des CTC dans la détection du cancer ou même dans le diagnostic précoce du cancer reste un sujet de débat. Les CTC sont considérés comme un marqueur de substitution de l'activité métastatique, mais la question de savoir si la dissémination métastatique des CTC chez les patients se produit au début de la formation de la tumeur reste controversée. Cependant, dans des modèles murins, des métastases à dissémination précoce ont été trouvées dans la carcinogenèse du sein226,227 et du pancréas228,229, ce qui indique que la circulation des CTC est probablement un événement très précoce dans la progression du cancer. Dans l’étude de Barrière et al.230, des CTC ont été détectés chez 41 % des patientes atteintes d’un cancer du sein au stade T1 et chez 47 % des patientes atteintes d’un cancer du sein sans ganglions lymphatiques axillaires, tous deux atteints d’un cancer du sein à un stade précoce. Dans l'étude de Thery et al.231, le taux de positivité des CTC était respectivement de 21 % et 24 % dans les cancers du sein avec ganglions lymphatiques négatifs et positifs. Sur la base de cette hypothèse, les CTC peuvent être détectés plus tôt avant que la tumeur primitive ne soit visible sur les études d'imagerie, tandis que le plus grand défi de l'application des CTC dans le diagnostic précoce du cancer est en effet leur rareté et leur isolement. La sensibilité limitée des méthodes de détection des CTC entrave leur utilisation comme biomarqueur efficace dans le diagnostic précoce du cancer.

Évaluation du pronostic du cancer

La valeur pronostique des CTC a été largement étudiée. CellSearch est le seul système approuvé par la FDA pour la détection des CTC et utilisé en clinique. Sur la base du système CellSearch46,232,233,234,235,236,237,238,239,240,241,242,243,244,245, les CTC représentent un facteur pronostique indépendant. Des études évaluant d'autres systèmes de détection de CTC tels que CanPatol et la puce CTC ont obtenu des résultats similaires. Le dénombrement des CTC est la principale cible de l'investigation, avec une valeur seuil de ≥5 pour la positivité, ce qui indique généralement un pire pronostic. On considère généralement que l’augmentation du nombre de CTC est corrélée à une probabilité plus élevée de métastases et d’agressivité du cancer. Dans une méta-analyse regroupant 2 239 patientes atteintes d'un cancer du sein, incluant 21 études246, le nombre de CTC avant la chimiothérapie néoadjuvante avait un impact négatif et décrémentiel sur la survie des patientes, et les patientes avec un, deux, trois à quatre et cinq CTC ou plus présentaient une FC de décès (IC à 95 %) de 1,09 (0,65 à 1,69), 2,63 (1,42 à 4,54), 3,83 (2,08 à 6,66) et 6,25 (4,34 à 9,09), respectivement. De plus, des niveaux initiaux élevés de CTC étaient associés à une survie inférieure, la présence d'amas de CTC prédisait souvent un mauvais pronostic247,248,249, et l'augmentation du nombre de CTC ou l'incapacité à éliminer les CTC pendant le traitement était également un facteur pronostique d'une pire survie234,250,251. De nombreuses études ont montré que les phénotypes moléculaires des CTC ont une forte valeur pronostique. L'EMT et la souche sont les principaux phénotypes moléculaires des CTC étudiés cliniquement. CTC avec expression de marqueurs liés au mésenchyme252 ou à la souche253 associés à une survie inférieure. L'expression d'autres marqueurs moléculaires, tels que HER246, CD47254, PD-L1254, ont également des implications pronostiques. La plupart des études étudient la valeur pronostique des CTC à un moment donné, tandis que, curieusement, certaines études ont pris en compte la dynamique des CTC. Magbanua et al.237 ont développé un nouveau modèle de mélange latent pour stratifier les groupes présentant des schémas de trajectoire de CTC similaires au cours du traitement, et ils ont découvert que l'analyse des CTC en série peut stratifier davantage les patients de mauvais pronostic en sous-groupes de pronostic distincts. Les changements dynamiques des CTC peuvent agir comme un biomarqueur de pronostic de substitution au cours de la longue progression du cancer. Compte tenu des progrès rapides dans l'accessibilité et le renforcement des technologies de séquençage au niveau cellulaire, nous pouvons nous attendre à ce qu'à l'avenir, les profils génomiques/transcriptionnels des CTC servent de marqueur pronostique exceptionnel, représentant des informations biologiques plus complètes et plus précises. étroitement lié au pronostic. Les études sur les CTC visant à prédire le pronostic au cours des trois dernières années sont résumées dans le tableau 3.

Suivi de la réponse thérapeutique

Dans de nombreux essais cliniques, les CTC ont été utilisés comme biomarqueurs utiles pour surveiller les réponses aux traitements contre le cancer234,255,256,257, soit en combinaison avec des examens d'imagerie, des biomarqueurs sériques, soit seuls. Les chercheurs préfèrent impliquer les CTC dans l’évaluation de l’efficacité thérapeutique, compte tenu de leur sensibilité plus élevée que l’examen par imagerie dans certains cas9. En tant que méthode non invasive, la détection des CTC peut également contribuer à éviter une exposition fréquente aux rayonnements provenant des études d'imagerie lors de l'évaluation de la réponse au traitement. La plupart des études ont montré qu'une diminution ou une clairance du nombre de CTC était associée à une bonne réponse thérapeutique, tandis que l'augmentation du nombre de CTC signifiait le contraire258,259. Les lignes directrices RECIST (Response Evaluation Criteria in Solid Tumors) constituent la norme la plus souvent utilisée pour évaluer la réponse thérapeutique dans les tumeurs solides. Cependant, dans certaines études, les modifications du CTC après le traitement n'étaient pas corrélées aux réponses RECIST chez les patients cancéreux260. En effet, l'évaluation des CTC n'a pas été incluse dans les lignes directrices RECIST. Certaines technologies de mesure des CTC ont été récemment développées pour réaliser le génotypage des CTC, qui peuvent également détecter des mutations génétiques cruciales, telles que ER39, 49, HER239, 49, EGFR261, KRAS262 et TP53263, aidant ainsi les cliniciens dans la personnalisation du traitement et les options de résistance au niveau moment de la progression tumorale. Les études utilisant les CTC pour surveiller la réponse au traitement au cours des trois dernières années sont résumées dans le tableau 3.

Le grand potentiel des CTC dans l’application clinique du diagnostic du cancer est apparu, même si, sur le plan clinique, leur utilisation comme biomarqueur de substitution pour le dépistage du cancer, la surveillance du traitement et la prévision du pronostic est encore limitée. Une fois les métastases apparues, il est généralement difficile d’obtenir des biopsies répétées des lésions métastatiques et les différentes métastases sont hétérogènes, même chez les mêmes patients. Les tests CTC utilisant des échantillons de sang périphérique sont pratiques et peuvent être plus représentatifs des caractéristiques des cellules métastatiques, dérivées de différentes lésions métastatiques chez les patients. Néanmoins, il manque encore des lignes directrices pour l’utilisation clinique des CTC, telles qu’un test standardisé de détection des CTC pour différents cancers, un schéma de diagnostic combiné avec d’autres examens cliniques et des indications sur les moments appropriés pour le prélèvement sanguin.

New insights into the correlations between circulating tumor cells and target organ metastasis

Les métastases attirent de plus en plus l'attention dans le monde entier car elles constituent une cause majeure de mortalité liée au cancer, avec un taux élevé de plus de 90 %.1 Les données statistiques rapportées par Patricia et al.2 indiquent que les taux de survie globaux à 5 ans des patients présentant des métastases , en particulier chez les patients présentant des métastases à distance, étaient significativement inférieurs à ceux des patients diagnostiqués avec des tumeurs localisées. Les métastases sont une maladie systémique complexe qui est non seulement responsable du déclin, voire de la perte totale, de la fonction des organes cibles, mais également de l'augmentation du pouvoir destructeur et de l'impact apportés par les tumeurs dans divers organes, c'est-à-dire des syndromes paranéoplasiques plus graves.3 De plus, il laisse des « mauvaises graines » après le traitement, ce qui entraîne un risque élevé de récidive. Bien que les traitements actuels contre les tumeurs, y compris la chirurgie traditionnelle, la chimioradiothérapie, l'immunothérapie et leurs combinaisons flexibles, aient évidemment prolongé la survie des patients atteints de cancer, les taux de mortalité des patients atteints de cancer avec métastases restent stagnants ou augmentent en raison de l'échec du traitement causé par l'inaccessibilité de la chirurgie. résistance aux médicaments et dormance des cellules cancéreuses métastatiques.4,5 En conséquence, les métastases posent toujours un défi important et il est urgent d’explorer de nouvelles stratégies pour la détection, la prévention et le traitement efficace des métastases.

Les cellules tumorales circulantes (CTC) sont des cellules tumorales excrétées à partir des foyers primaires ou métastatiques dans le sang ou le système lymphatique.6 En 1869, Thomas Ashworth a signalé pour la première fois l'existence de CTC.7 Cependant, en raison des limites des conditions et des techniques expérimentales , ce n'est qu'en 1976 que Nowell a officiellement confirmé la définition des CTC.8 Avec les progrès de la biologie moléculaire, de l'immunomarquage et de la technologie de la biologie moléculaire, la technologie d'isolement et d'enrichissement des CTC a évolué de la méthode initiale basée sur les propriétés physiques des CTC9 à la méthode des billes immunomagnétiques qui se lient spécifiquement aux antigènes de surface (CK/EpCAM+, Nuclear+, CD45−) des CTC10, à la technologie actuelle des puces.11 (Fig. 1) Le développement de la technologie d'isolement des CTC a approfondi la compréhension des CTC, notamment caractérisation plus complète des CTC dynamiquement hétérogènes et exploration plus détaillée de la survie des CTC et des mécanismes de métastases à distance. En outre, les grandes perspectives d’application des CTC dans le diagnostic précoce12,13, l’évaluation du pronostic14,15,16, le traitement de précision17,18 et l’efficacité des médicaments19 ont été constatées. Par exemple, les CTC ont été officiellement inclus dans les lignes directrices cliniques pour le diagnostic et le traitement du cancer du sein20 et du cancer de la prostate.21

En plus des différentes caractéristiques biologiques qui existent déjà dans les cellules cancéreuses primaires elles-mêmes, les CTC subissent une série d'évolutions continues, telles que l'acquisition de caractéristiques mésenchymateuses ou de cellules souches afin de s'adapter à l'environnement changeant au cours du processus allant de l'entrée dans le sang à formant des foyers métastatiques.22,23 Ainsi, les CTC, même les populations parentales, présentent évidemment une hétérogénéité temporelle et spatiale dans divers aspects tels que le phénotype moléculaire, le transcriptome et les caractéristiques cytologiques. L'hypothèse « graine et sol » proposée par Stephen Paget suggère que les métastases tumorales se produisent lorsque les CTC, en tant qu'une des principales sources de « graines » de métastases, ne peuvent coloniser que des microenvironnements d'organes spécifiques avec des environnements de croissance appropriés qui servent de « sol » à métastases, après avoir été capturées par les capillaires par des facteurs mécaniques.24 Cette hypothèse révèle que les métastases des CTC ont un organotropisme évident et que les CTC peuvent avoir des propriétés distinctives conduisant à la genèse de métastases à distance. De plus, pour résister au stress environnemental dans la circulation sanguine et accélérer l’extravasation, certains CTC s’agrègent entre eux ou recrutent des plaquettes, des cellules myéloïdes et des fibroblastes associés au cancer (CAF) pour former des clusters, ce qui facilite grandement la dissémination des CTC et la formation de métastases. 25,26,27,28

Les données cliniques29,30,31,32 ont montré que la quantité et le phénotype moléculaire des CTC étaient étroitement associés au pronostic et à la résistance au traitement. Le taux de détection élevé des CTC laisse présager de mauvais résultats pour les patients atteints de cancer. Il a été prouvé que leur persistance tout au long du processus de traitement est essentielle à la rechute et à l'échec du traitement dans de nombreux types de cancer.33 Par conséquent, éliminer les CTC ou bloquer leur processus métastatique est de la plus haute importance pour les patients atteints d'un cancer qui présentent un risque de métastases ou qui avez une maladie métastasée. Cependant, les CTC, qui dérivent de sous-clones de la tumeur primaire présentant un potentiel métastatique, sont rarement capables de coloniser et de coloniser avec succès l'organe cible en interagissant avec le microenvironnement spécifique des loci secondaires.34,35 Ainsi, une compréhension approfondie des caractéristiques biologiques de Les CTC et l’interaction entre les CTC et le microenvironnement de la circulation et des organes cibles, qui favorisent les métastases spécifiques à un organe, permettront de prédire précocement les métastases et faciliteront les stratégies de traitement clinique.36

L'organotropisme des CTC

Ces dernières années, de nombreux résultats intéressants ont été obtenus dans l'étude des CTC impliqués dans les métastases spécifiques à un organe, qui ont non seulement fourni des données fondamentales pour explorer le mécanisme, mais ont également proposé de nouvelles idées et méthodes aux chercheurs ultérieurs. Metmap est une stratégie représentative et une ressource en ligne qui contient les profils métastatiques de plus de 500 lignées cellulaires provenant de 21 types de tumeurs solides, détaillant le potentiel métastatique de diverses lignées cellulaires cancéreuses et fournissant un modèle pour explorer le mécanisme des métastases.85 Metmap montre que les caractéristiques intrinsèques des cellules tumorales sont des facteurs importants dans la détermination de l'organe métastatique, fournissant la preuve de l'apparition de CTC et de métastases spécifiques à un organe. Cette technique de codage à barres ADN a également été utilisée dans une autre étude qui a révélé le changement des types clonaux entre la tumeur primitive et la tumeur métastatique correspondante à l'aide d'un modèle de xénogreffe dérivé du patient86. Ces résultats offrent la possibilité de prédire l'apparition de métastases en fonction des caractéristiques de CTC. Comparé au séquençage traditionnel du transcriptome, Flura-seq, une technologie de séquençage in situ, présente un plus grand potentiel d'application dans l'étude de l'organotropisme des métastases en raison de sa sensibilité élevée et de son efficacité dans la détection des changements dans les molécules typiques qui dépendent des changements dans le microenvironnement. 87 Selon les données Flura-seq, le développement de métastases pulmonaires à un stade précoce dans le cancer du sein est lié à un stress oxydatif accru et à une activité anti-apoptose accrue dans les CTC.87 En outre, une étude à haut débit utilisant le séquençage unicellulaire a révélé le différenciation et caractéristiques spécifiques de l'expression génique des CTC liées aux métastases, et démontré un modèle hiérarchique pour les métastases.88 En termes d'expérimentation animale, une méthode de criblage in vivo à haut débit chez la souris a identifié les régulateurs des CTC associés aux métastases.89 Ensemble, ces outils de recherche avancés offrent plus de chances de comprendre pleinement l’organotropisme des CTC lors des métastases et de concevoir des thérapies anticancéreuses plus efficaces.

Il est évident que les métastases ont des caractéristiques spécifiques à certains organes, par exemple les métastases osseuses dans le cancer de la prostate90 et les métastases hépatiques dans le cancer du pancréas91 et le mélanome uvéal92. Différents sous-types d’une même tumeur présentent différentes préférences de site métastatique. Par exemple, les carcinomes canalaires invasifs du sein présentent un risque plus élevé de métastases pulmonaires, hépatiques et osseuses, tandis que le carcinome lobulaire invasif présente une tendance à métastaser en entérocoélie.93 En outre, le cancer du sein luminal avec positivité ER et PR présente un taux plus élevé de métastases osseuses, et le cancer du sein luminal avec HER2 positif a une préférence pour les métastases cérébrales.94 Les caractéristiques anatomiques des tissus localisés dans la tumeur primaire et des organes métastatiques distants peuvent dans une certaine mesure expliquer l'organotropisme de certaines tumeurs, mais des études récentes sur les interactions complexes entre les CTC et leurs les organes cibles métastatiques correspondants préfèrent montrer que certaines molécules de signalisation importantes pourraient jouer un rôle vital dans le processus d'organotropisme.95,96 (Fig. 3) (Tableau 1).

Métastases d'organes à distance

Métastases cérébrales

Le cerveau, qui dispose d'un apport sanguin adéquat, est un site courant de métastases tumorales, les cinq principales tumeurs primaires étant le cancer du poumon, le carcinome du sein, le mélanome, le cancer du rein et l'adénocarcinome colorectal.97 Le microenvironnement cérébral impose des exigences plus strictes et plus distinctes. pour les cellules tumorales invasives en raison de ses types de cellules uniques, de ses structures anatomiques, de ses contraintes métaboliques et de son environnement immunitaire.98 Les CTC impliqués dans les métastases cérébrales acquièrent toujours des propriétés moléculaires uniques grâce à une évolution continue sous la pression de l'environnement. Premièrement, les CCSC, avec un potentiel tumorigène et métastatique plus fort99, possèdent une supériorité particulière en termes de métastases cérébrales. Sihto et coll. ont confirmé que les tumeurs du sein dont le premier emplacement métastatique était le cerveau partageaient généralement les caractéristiques des cellules souches neurales qui montraient l'expression de la nestine et du CD133 et pourraient être plus adaptées au microenvironnement cérébral pour initier des métastases cérébrales.100 De même, un sous-ensemble de tumeurs du sein triple négatives La lignée cellulaire GI-101 du cancer (TNBC) avec une expression élevée de CD133 et CD44 s'est avérée avoir un plus grand potentiel de formation de métastases cérébrales.101 La surexpression de l'isoforme variante CD44, CD44v6, dans les CTC est associée à des métastases cérébrales du cancer du poumon à petites cellules. , ce qui peut renforcer le caractère invasif des cellules en activant le processus EMT et en favorisant ainsi les métastases.102 De plus, Zhang et al.103 ont identifié une caractéristique potentielle des métastases cérébrales du cancer du sein dans laquelle les EpCAM-CTC surexpriment des marqueurs sélectionnés par les métastases cérébrales (HER2, EGFR, HPSE et Notch1) et ont démontré que ces CTC étaient effectivement très invasives et capables de générer des métastases cérébrales chez la souris nue. En outre, RAC1 est également fortement associé aux métastases cérébrales de l'adénocarcinome du poumon (LUAD), principalement en facilitant la dégradation de la MEC médiée par les invadopodes et en affectant la réorganisation du cytosquelette d'actine, qui peut réguler la motilité des CTC.104,105 Pour réussir à survivre dans la circulation ou s'adaptent au microenvironnement cérébral, les CTC subissent également une série de mutations génétiques cytoprotectrices adaptatives et une reprogrammation métabolique adaptative. Les CTC dans le microenvironnement des métastases cérébrales présentent des niveaux élevés de glycolyse, une oxydation accrue des acides gras et une voie accrue du pentose phosphate.106 Ces changements sont nécessaires pour répondre à la demande énergétique élevée requise pour soutenir la croissance et le développement soutenus des CTC dans le microenvironnement des métastases cérébrales. .107,108 Simultanément, la régulation positive de la protéine kinase activée par l'AMP (AMPK) améliore la voie de la chaîne respiratoire mitochondriale pour produire de l'énergie et activer les mécanismes de défense antioxydants, maintenant ainsi une concentration intracellulaire élevée d'ATP.109 En raison de l'amélioration de la voie du pentose phosphate entraînant une production plus élevée de NADPH. , parallèlement à une fonctionnalité accrue de la glutathion réductase, les CTC possédant une propension aux métastases cérébrales maintiennent des niveaux élevés de glutathion.106 Cette élévation améliore efficacement leurs défenses antioxydantes, prévenant ainsi le stress oxydatif. De plus, une mutation et une activation de Nrf2 ont été trouvées dans des CTC présentant des métastases cérébrales de cancer du poumon, ce qui était étroitement lié au mauvais pronostic des patients.110 Nrf2 est un facteur de transcription qui se déplace vers le noyau en cas de stress et se lie aux éléments de réponse antioxydants (ARE ), et détermine l'expression de gènes antioxydants.111 De plus, la signature génétique RPL/RPS dans les CTC est associée aux métastases cérébrales du mélanome.112 Cette signature génétique est associée à la production de ribosomes, à la traduction et au métabolisme des CTC, à la prolifération cellulaire des CTC et à la tumeur. progression.113

La pénétration de la barrière hémato-encéphalique (BBB) est une étape importante pour la dissémination du CTC dans le cerveau qui implique des médiateurs d'extravasation à travers des capillaires non fenestrés complétés par des amplificateurs spécifiques du passage de la BBB (Fig. 4a). Avant l’arrivée des CTC, les EV dérivés des sous-lignées cancéreuses qui métastasaient dans le cerveau pouvaient voyager exclusivement vers le cerveau et être absorbés par les cellules endothéliales vasculaires, créant ainsi un milieu favorable pour que les CTC traversent efficacement la BHE.115 Ces tumeurs Il a été confirmé que les véhicules électriques dérivés réveillaient les DTC dormants ou facilitaient l'hyperperméabilité microvasculaire. Par exemple, après transfert dans les cellules endothéliales, miR-105 dans les EV provenant de cellules métastatiques du cancer du sein diminue les jonctions étroites entre les cellules et affaiblit la fonction barrière des monocouches endothéliales en ciblant la zonula occludens 1 (ZO-1), ce qui augmente la perméabilité vasculaire et facilite la pénétration du BBB par les CTC.116 Bos et al. identifié plusieurs médiateurs possibles qui peuvent pousser les CTC à traverser la BBB et à coloniser le cerveau : la cyclooxygénase COX2 (également connue sous le nom de PTGS2), le ligand de l'EGFR HBEGF et la 2,6-aldoltransférase ST6GALNAC5. La COX2 et l'HBEGF sont impliquées dans l'infiltration cérébrale, affectant l'accessibilité des capillaires non fenêtrés et favorisant l'extravasation des CTC dans le cerveau.114 De plus, une augmentation de la COX2 dans les CTC du TNBC active la métalloprotéinase 1 (MMP-1), brisant les connexions des cellules endothéliales et aidant les CTC à traversant la BBB.117 Dans le cancer du sein, ST6GALNAC5 semble être un médiateur spécifique de la transmigration des CTC dans le cerveau, et une expression élevée de ST6GALNAC5 améliore l'adhésion des CTC aux cellules endothéliales cérébrales et augmente la perméabilité de la BBB.114,118 Klotz et al.15 ont montré que la sémaphorine 4D (SEMA4D) était également liée à l'apparition de métastases cérébrales, probablement parce qu'elle médie la capacité des CTC à migrer à travers la BHE. L'interaction de SEMA4D et de PlexinB1 active la voie Rho pour favoriser la transition des cellules tumorales vers un phénotype proangiogénique.119

Une fois que les CTC pénètrent dans le cerveau, les cellules résidentes du microenvironnement métastatique cérébral sont activées pour résister à la dissémination des CTC. Par exemple, les astrocytes modifient le microenvironnement cérébral en sécrétant des activateurs du plasminogène (AP) à sérine protéase (Fig. 4a). Les AP transforment le zymogène plasminogène en plasmine, ce qui limite la survie des cellules tumorales en favorisant la destruction des cellules cancéreuses médiée par Fas et en supprimant l'inactivation de la cooptation vasculaire médiée par la molécule d'orientation des axones (L1CAM).120 Pour survivre dans le cerveau, les CTC produisent des niveaux élevés de serpines anti-PA, y compris la neuroserpine et la serpine B2, pour protéger contre les effets des AP.121 De plus, MYC, un cofacteur de SEMA4D, est un régulateur crucial de l'adaptation du DTC au microenvironnement cérébral activé.122 Via une régulation positive directe de la glutathion peroxydase 1 (GPX1), MYC atténue le stress oxydatif et aide les CTC colonisateurs à échapper à la destruction par les microglies activées dans le microenvironnement cérébral.15 Il est intéressant de noter que certaines découvertes suggèrent que les astrocytes sont toujours détournés par les cellules tumorales pour soutenir la croissance métastatique.123 Par exemple, le cerveau les cellules cancéreuses métastatiques peuvent exprimer la protocadhérine 7 (PCDH7) pour favoriser l'assemblage des canaux carcinomes-astrocytaires et transférer le cGAMP aux astrocytes via ces canaux.124 Le cGAMP excite les astrocytes pour qu'ils expriment et sécrétent des cytokines inflammatoires telles que l'interféron-α (IFN-α) et le facteur de nécrose tumorale (TNF), qui active les voies STAT1 et NF-κB dans les cellules cancéreuses métastatiques du cerveau en tant que signaux paracrines pour soutenir la croissance tumorale. Curieusement, les véhicules électriques dérivés du stroma peuvent également être intégrés par les CTC métastatiques cérébrales et réguler leur expression génétique pour favoriser les métastases cérébrales. Par exemple, Zhang et al.125 ont découvert que le miR-19a ciblant le PTEN dans les véhicules électriques dérivés des astrocytes était absorbé par les CTC métastatiques du cerveau et régulait négativement l'expression du PTEN dans les cellules, ce qui contribuait au recrutement de cellules suppressives dérivées des myéloïdes (MDSC). via l'activation du facteur nucléaire-κB (NF-κB) et la régulation positive du ligand CC-chimiokine 2 (CCL2).

Lung metastasis

Le poumon est un autre site privilégié pour les métastases de multiples tumeurs malignes, telles que le cancer du sein et du côlon et le mélanome. Outre l'apport sanguin important qui circule vers les poumons, permettant aux CTC de métastaser facilement dans la circulation sanguine jusqu'aux poumons, il existe également une variété de mécanismes moléculaires différents impliqués dans la génération de tumeurs pulmonaires secondaires (Fig. 4b). Les tumeurs primaires reprogramment systémiquement le microenvironnement pulmonaire par la sécrétion précoce de divers TDSF, et les EV excrétés se sont révélés nécessaires à la colonisation et à la croissance des DTC dans les poumons.126,127 Après mobilisation et recrutement dans les poumons prémétastatiques par les TDSF, les BMDC exprimant le facteur de croissance endothélial vasculaire le récepteur 1 (VEGFR1) et le VLA-4 (intégrine α4β1) interagissent avec la fibronectine hautement exprimée pour médier l'adhésion des BMDC en tant que cluster prémétastatique et pour améliorer l'expression de la MMP-9.128 Ensuite, la MMP-9 modifie le microenvironnement et améliore l'expression de SDF-1, qui crée un gradient de chimiokine pour attirer les CTC exprimant CXCR4 à incorporer dans la niche. Les gradients de la chimiokine CCL2 existant dans le PMN peuvent recruter des monocytes inflammatoires positifs au récepteur de chimiokine CC 2 (CCR2) pour favoriser la survie des cellules tumorales en produisant le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF).129 En plus d'agir directement sur les BMDC, certains TDSF peuvent stimulent également l’expression d’agents chimioattractants (tels que S100A8 et S100A9), qui provoquent l’accumulation d’un grand nombre de cellules myéloïdes dans le poumon prémétastatique en induisant la cascade de signalisation sérique amyloïde A3-TLR4-NF-κB.130 Erler JT et al.131 ont découvert que les cellules hypoxiques des tumeurs primaires du sein sécrétaient de la lysyl oxydase, qui réticulait le collagène IV dans les poumons, recrutant des cellules myéloïdes pour soutenir la colonisation métastatique. Outre les facteurs dérivés de la tumeur, d'autres facteurs participent également à la reprogrammation du microenvironnement pulmonaire et favorisent la croissance métastatique.132 Par exemple, l'inflammation pulmonaire médiée par les lipopolysaccharides (LPS) permet le recrutement de neutrophiles dérivés de la moelle osseuse qui libèrent les protéases Ser élastase et cathepsine G pour détruire protéolytiquement le facteur antitumorigène thrombospondine-1 (Tsp-1). L'inflammation dans les poumons peut également réveiller les DTC dormants grâce à l'activation du programme EMT induit par ZEB1.133 Le facteur de croissance transformant actif β1 (TGF-β1) et la périostine dérivée des cellules endothéliales sont les facteurs favorisant la tumeur qui permettent aux DTC d'échapper au cancer. dormance et étincelle de croissance micrométastatique.134

De nouvelles preuves impliquent également la contribution des exosomes qui peuvent directement réguler ou délivrer des molécules sous forme de vésicules pour faciliter les métastases spécifiques à un organe. Par exemple, miR-105 délivré par les exosomes du cancer du sein brise les barrières endothéliales vasculaires dans les monocouches endothéliales, facilitant ainsi la capacité des CTC à franchir les barrières vasculaires dans le parenchyme pulmonaire en dégradant la protéine de jonction serrée ZO-1.116. Dans les microenvironnements pulmonaires riches en laminine, les intégrines Les α6β4 et α6β1 dans les exosomes dérivés du cancer sont préférentiellement absorbés par les fibroblastes et les cellules épithéliales résidant dans les poumons et régulent positivement l'expression d'un facteur favorisant les métastases, S100A4, via un mécanisme impliquant Src, Akt et NFAT.93,135,136. Il a été rapporté que Le miR-122 dérivé de cellules cancéreuses augmente la disponibilité des nutriments dans le PMN pulmonaire en régulant négativement l'enzyme glycolytique pyruvate kinase afin de supprimer l'absorption du glucose par les cellules de niche .

Le profil moléculaire spécifique des CTC détermine la plasticité et l’adaptation cellulaires, qui reflètent le potentiel tumorigène des CTC dans le poumon. La régulation positive de la désaturase des acides gras (FADS3) dans les CTC du cancer du sein peut améliorer la fluidité de la membrane cellulaire, ce qui favorise la propagation des CTC ou des amas de CTC individuels dans les vaisseaux sanguins et la colonisation des poumons.138 Les CTC exprimant les récepteurs LT (BLT2 et CysLT2) possèdent une tumorigénicité intrinsèquement plus élevée qui est renforcée par les leucotriènes sécrétés par les neutrophiles CD11b+Ly6G+ dans les PMN pulmonaires.139 Dans une étude sur le TNBC, l'expression de la molécule d'adhésion cellulaire intercellulaire-1 (ICAM-1), qui contribue à la médiation des interactions homophiles, s'est avérée piloter la formation de clusters de CTC. et conduire à des métastases pulmonaires.140 L'expression aberrante de la molécule d'adhésion des cellules vasculaires-1 (VCAM-1) dans les DTC du cancer du sein active la voie VCAM-1-Ezrin-PI3K/Akt, qui offre un avantage de survie pour les DTC dans les cellules riches en leucocytes. microenvironnements pulmonaires.141 Les DTC pourraient également induire l’expression stromale pulmonaire de la périostine et de la ténascine C, qui peuvent activer la signalisation Wnt et Notch, nécessaires au maintien des cellules souches cancéreuses.142,143

Métastases hépatiques

En raison de l'accessibilité des sinusoïdes capillaires hépatiques et des caractéristiques uniques de la circulation mésentérique, le foie est considéré comme le site métastatique le plus courant du cancer colorectal (CCR) et un site métastatique courant du cancer du poumon, du cancer gastrique et du cancer du pancréas144,145,146,147 (Fig. .4c). Les types de CTC déterminent si des métastases intrahépatiques ou extrahépatiques se produiront.148 Les CTC hybrides comportant à la fois des marqueurs épithéliaux et mésenchymateux interviennent principalement dans l’apparition de métastases intrahépatiques, tandis que les CTC mésenchymateuses sont plus susceptibles de conduire à l’apparition de métastases extrahépatiques.149 Les propriétés moléculaires des CTC pourraient également impliquer leur association avec des métastases hépatiques. Zhang et coll. ont démontré que la lignée cellulaire du cancer du poumon A549 avait une préférence évidente pour les métastases hépatiques lorsqu'elle exprimait un niveau élevé de CD133.150 Wu et al. ont montré que les CTC CRC exprimant CD110, le récepteur de liaison à la thrombopoïétine (TPO), étaient modulés par le catabolisme de la lysine médié par la TPO et la reprogrammation de la TPO et présentaient donc une préférence significative pour le foie.151 Le catabolisme de la lysine contribue à l'auto-renouvellement des CTC et améliore la capacité antioxydante des CTC, qui contribue à la survie et à la colonisation réussie des CTC dans le foie. Dans les métastases hépatiques du cancer colorectal, les CTC expriment des métabolites qui diffèrent de ceux des cellules tumorales parentales. Ces métabolites sont associés aux voies du pool de carbone, notamment le folate, la biosynthèse du folate et le métabolisme de l'histidine.152 Notamment, la biosynthèse du folate joue un rôle central dans le transport du carbone unique, avec une expression accrue de MTHFD2, contribuant à l'élimination des espèces réactives de l'oxygène (ROS) intracellulaires. 153 De plus, les CTC ont la capacité de produire de la sérine grâce à la régulation positive de trois enzymes cruciales dans la voie de synthèse de la sérine (SSP) : PHGDH, PSAT1 et PSPH.154,155 Cette augmentation de l’approvisionnement en unités de carbone uniques facilite une prolifération rapide.152 Avant l’arrivée des CTC, les EV dérivés de tumeurs libérés dans la circulation agissent sur les cellules résidant dans le foie, telles que les cellules de Kupffer et les cellules étoilées hépatiques, et régulent leur expression génétique pour induire la formation de PMN hépatiques.156 Le facteur inhibiteur de la migration des macrophages (MIF) est fortement exprimé dans les exosomes dérivés des cellules d'adénocarcinome canalaire pancréatique et est sélectivement absorbé par les cellules de Kupffer pour induire les cellules à sécréter du TGF-β, ce qui amène les cellules étoilées hépatiques à produire un excès de fibronectine.157 Ensuite, les dépôts de fibronectine favorisent les macrophages dérivés de la moelle osseuse et l'agrégation des neutrophiles dans le foie, qui joue un rôle crucial dans la formation des PMN hépatiques. Dans les microenvironnements hépatiques riches en fibronectine, l’intégrine αvβ5 dans les exosomes à tropisme hépatique dérivés du cancer du pancréas peut également stimuler les cellules de Kupffer à exprimer les pro-inflammatoires S100A8 et S100P, qui déclenchent la formation de PMN dans le foie en recrutant des MDSC.136,158 Une autre étude159 a montré que le miR-135a exosomal -5p a été libéré dans la circulation sanguine à partir de lésions primaires du CCR sous l'induction d'un microenvironnement hypoxique et a été préférentiellement phagocyté par les cellules de Kupffer. Par la suite, miR-135a-5p a initié l'activation de l'axe LATS2-YAP1/TEAD1-MMP-7 pour favoriser les métastases hépatiques du CCR en inhibant l'activation médiée par CD30 des cellules CD4+T et en améliorant l'adhésion du CRC CTC. Selon Xie et al.146, le complexe CD44v6/C1QBP délivré par l’exosome du cancer du pancréas a activé le facteur de croissance analogue à l’insuline 1 (IGF-1) après incorporation par les cellules étoilées hépatiques, ce qui a initié l’activation des cellules étoilées hépatiques et facilité la fibrose hépatique. Outre la formation de PMN hépatiques induite par les exosomes d'origine tumorale, l'inflammation systémique induite par les lipopolysaccharides améliore également l'adhésion des neutrophiles et des CTC, qui est médiée par les interactions sélectine-ligand sélectine, augmentant ainsi la rétention des CTC pulmonaires dans les sinusoïdes hépatiques.160

En plus de la formation d’un microenvironnement pro-inflammatoire, les EV fonctionnent également en favorisant l’EMT et en induisant un remodelage vasculaire. En raison du double apport sanguin et du gradient de pression artérielle sinusoïdale beaucoup plus faible, la transmission hématogène est une voie majeure de métastases hépatiques.79 Lorsqu'ils circulent dans la circulation, certains CTC seront piégés dans la microvascularisation hépatique et s'extravaseront dans le parenchyme hépatique grâce à la participation de mécanismes multiples.161 Par exemple, miR-122-5p enrichi sélectivement en EV provenant du cancer du poumon avec une expression extrêmement faible dans d'autres tissus et tumeurs s'est avéré être spécifiquement internalisé par les cellules épithéliales hépatiques et faciliter la migration et l'EMT des cellules épithéliales hépatiques vers bénéficier de l'extravasation des CTC dans le foie.162 Zeng et al.163 ont révélé que l'absorption de miR-25-3p dérivée du CRC par les cellules endothéliales sinusoïdales du foie régulait négativement ZO-1, occludine et claudine-5 et régulait positivement VEGFR2 en supprimant les facteurs de transcription. Facteur 4 de type Krüppel (KLF4) et KLF2 dans les cellules endothéliales, améliorant ainsi la perméabilité vasculaire et l'angiogenèse. De même, miR-638, miR-663a, miR-3648, miR-4258 et miR-103 dans les exosomes dérivés de cellules de carcinome hépatocellulaire métastatique hautement intrahépatique (CHC) peuvent également réguler négativement l'expression endothéliale des protéines de jonction endothéliale, telles que ZO- 1, VE-cadhérine et p120-caténine, qui améliorent la perméabilité vasculaire.164,165 Takano et al. ont montré que les exosomes dérivés du CRC délivraient miR-203 dans les monocytes et que miR-203 pouvait induire la polarisation des macrophages en macrophages associés aux tumeurs M2 (TAM), qui exercent des fonctions prométastatiques.166 Ils ont également observé la tendance de miR-203- des CTC CRC transfectés pour métastaser dans le foie dans un modèle de xénogreffe. Les cellules iNKT17 résidant dans les tissus produisent de l'IL-22, qui induit l'expression endothéliale de l'aminopeptidase N pour faciliter la perméabilité endothéliale et ainsi l'extravasation des cellules cancéreuses dans les métastases hépatiques.167

Métastases osseuses

Les os sont l’un des organes cibles les plus courants des métastases du cancer, comme les cancers du sein, de la prostate et de la thyroïde, qui ont tendance à se propager aux os. L’environnement des sinusoïdes de la moelle osseuse est probablement plus propice à la colonisation par les CTC que celui de tout autre type de capillaires.121 Les cellules cancéreuses se disséminant dans les os peuvent stimuler l’activité des cellules osseuses locales et perturber l’homéostasie osseuse normale maintenue par les ostéoclastes et les ostéoblastes, ce qui favorise la entraînant la destruction osseuse et la croissance métastatique.168 La capacité à finalement stimuler la résorption osseuse induite par les ostéoclastes dérivés de monocytes/macrophages et à augmenter la formation osseuse médiée par les ostéoblastes est essentielle à la progression tumorale et constitue l'étape la plus critique des métastases osseuses169 (Fig. 4d). Les métastases osseuses du cancer du sein sont toujours lytiques avec une perte osseuse importante et environ 25 % des cas impliquent des lésions ostéoblastiques.170 Les métastases osseuses du cancer de la prostate s'accompagnent généralement d'un recrutement d'ostéocytes et d'une augmentation de la phosphatase alcaline et de l'ostéocalcine, dans lesquelles l'activité des ostéoblastes stimule la formation osseuse adjacente à la tumeur métastatique.169 Une fois qu'une métastase manifeste se produit, les CTC modifient non seulement leur profil d'expression moléculaire, mais également le microenvironnement de l'organe cible en faveur de leur colonisation et de leur survie. Le processus par lequel les CTC de la prostate envahissent les os conforte cette perspective.171 Les métastases osseuses perturbent l'équilibre de l'ostéogenèse et de l'ostéoclase, renforçant l'activité ostéoblastique. Les CTC présentent un ostéomimétisme, acquérant les caractéristiques des cellules osseuses après avoir traversé la barrière vasculaire et pénétré dans la moelle osseuse.93,172 Par la suite, plusieurs protéines, dont l'ostéopontine (OPN), le peptide lié à l'hormone parathyroïdienne (PTHrP) et le HPSE, ainsi que des cytokines, telles que l'IL- 1, l'IL-6 et la prostaglandine E2 (PGE2), dérivées des CTC, sont libérées pour augmenter la production d'ostéoclastes et favoriser le renouvellement osseux.173,174 De plus, la dégradation et la résorption osseuse induites par les ostéoclastes provoquent la libération de facteurs de croissance liés à la tumeur, notamment l'IGF. -1, le facteur de croissance dérivé des plaquettes (PDGF) et le TGF-β.175 Ces effets fournissent un espace et un sol fertile pour la croissance tumorale.93,176 À mesure que la tumeur se développe, davantage de facteurs dérivés de la tumeur détruisent l'os, formant un cercle vicieux93,173. (Fig. 4d).

Ce cercle vicieux implique l’action conjointe des CTC, des cellules résidentes des PMN osseux et de leurs facteurs sécrétés. Des facteurs dérivés de la tumeur, tels que PTHrP, Dickkopf-1 (DKK-1), IL-8, TNF, TGF-β et HPSE, peuvent activer la maturation des ostéoclastes et favoriser la résorption osseuse par l'activateur du récepteur du ligand NF-κB (RANKL) -mécanismes dépendants et indépendants de RANKL. DKK-1, un inhibiteur de la signalisation Wnt sécrété par les cellules cancéreuses du sein, provoque la métastase préférentielle des CTC dans les os plutôt que dans les poumons. Yue et al.177 ont révélé que RSPO2 et RANKL régulaient positivement l'expression de la protéine sécrétoire DKK-1 en se liant aux récepteurs LGR4 à la surface des cellules cancéreuses du sein et en activant la voie de signalisation β-Caténine/Gαq. Après être entré dans le microenvironnement osseux, DKK-1 recrute des cellules précurseurs d'ostéoclastes et forme un PMN adapté à la survie des CTC afin de favoriser les métastases osseuses du cancer du sein en limitant la signalisation Wnt non classique impliquée dans Wnt/PCP-RAC1-JNK et Wnt/Ca2C. -Voies de signalisation CaMKII-NF-κB.178 La résorption osseuse conduit à la sécrétion de divers facteurs liés à la tumeur, notamment les FGF, les IGF, les VEGF, l'endothéline 1, les facteurs de la voie de signalisation Wnt et les protéines morphogénétiques osseuses (BMP), qui accélèrent le renouvellement de la matrice osseuse et éventuellement provoquer le remplacement de la moelle osseuse121 (Fig. 4d). Zhang et al.179 ont montré dans un modèle de métastases osseuses du cancer du sein que le TGF-β agit comme un facteur de survie cellulaire pour favoriser la colonisation du CTC dans le microenvironnement osseux d'une manière médiée par la voie Src. Yoneda et al.180 ont prouvé que le TGF-β inhibe spécifiquement la croissance des cellules séparées des tumeurs métastatiques cérébrales in vitro, mais qu'il n'inhibe pas la croissance des cellules prélevées sur les tumeurs métastatiques osseuses. L'IGF-1 s'est avéré avoir un effet favorisant la croissance uniquement sur les CTC qui métastasaient préférentiellement dans les os et non sur les cellules provenant de métastases cérébrales ou de tumeurs primaires. Le récepteur IGF-1 (IGF-1R) est plus phosphorylé dans les CTC provenant de métastases osseuses en réponse à la stimulation de l'IGF-1 que dans les CTC provenant de métastases cérébrales.180

Gay et Felding-Habermann181 ont décrit chaque étape de la formation des métastases osseuses à laquelle participent les plaquettes, notamment la survie dans le sang, le passage à travers la barrière vasculaire et l'adaptation au microenvironnement métastatique. Les plaquettes libèrent toutes sortes de cytokines ou interagissent avec la surface des CTC pour protéger les CTC de la réponse immunitaire et les aider à adhérer aux cellules endothéliales des vaisseaux et à envahir les vaisseaux pour finalement coloniser les sites métastatiques secondaires.181 Après avoir pénétré dans la circulation sanguine, les plaquettes peuvent rapidement recouvrir les CTC et les altérer. la fonction des cellules NK pour empêcher les cellules NK de reconnaître et de lyser les CTC en libérant du TGF-β et du PDGF.182 Carvalho et al.183 ont découvert que la surexpression du PDGFR-α, un sous-type de ligand du PDGF, provoquait la transformation des CTC du cancer du sein en un phénotype agressif et acquiert le potentiel de métastaser, en particulier lorsqu'il est coexprimé avec Bcl-2. Leblanc et al.184 ont confirmé que les CTC induisent l'activation et l'agrégation plaquettaires, conduisant à la sécrétion d'autotaxine (ATX). ATX interagit directement avec l'intégrine αvβ3 pour favoriser la colonisation précoce des os dans le cancer du sein (Fig. 4d). Ce processus dépend de l'acide lysophosphatidique.184 Il a été identifié que les mégacaryocytes, à l'origine des plaquettes, sont augmentés dans la moelle osseuse lorsque des métastases osseuses surviennent dans le cancer du sein. Des recherches plus poussées ont montré que les mégacaryocytes pourraient également affecter l’extravasation des CTC.185

De plus, Nguyen et al.186 ont suggéré que la spécificité d'organe des métastases formées par les CTC pourrait dépendre des pressions sélectives du microenvironnement de l'organe correspondant. Ces pressions peuvent conduire les CTC capturés à développer la capacité de métastaser. La récidive tumorale après une période de latence prolongée est plus susceptible de se produire dans l'organe où la métastase s'est produite en dernier lieu, en particulier dans le cancer du sein et de la prostate, ce qui conforte l'idée ci-dessus.186 Sun et al.187 (2005) ont démontré que SDF-1/CXCR4 est impliqué. dans la localisation des tumeurs de la moelle osseuse dans le cancer de la prostate et que l'activation de SDF-1/CXCR4 favorise l'établissement de métastases osseuses. Il a été rapporté que SDF-1 médiait l'adhésion entre les cellules endothéliales de la moelle osseuse et les CTC dans le cancer de la prostate. Produit par les CTC, le SDF-1 pourrait aider à établir un système migratoire qui amènerait les CTC à se localiser parmi les cellules endothéliales et les ostéoblastes qui produisent le SDF-1 dans la moelle osseuse, et les chimiokines pourraient directement stimuler la prolifération des CTC.188 CXCR4 pourrait non seulement être responsable pour l'invasion, mais peut également être critique pour la croissance des micrométastases dans certains cancers.187 Wu et al.189 ont révélé que la protéine sécrétoire régulée par ER (SCUBE2) contribue au tropisme osseux du cancer du sein luminal en modulant la différenciation des ostéoblastes et les ostéoblastes immunosuppresseurs. niches. Autocrine SCUBE2 induit les cellules tumorales à libérer du SHH ancré dans la membrane, ce qui entraîne l'activation de la signalisation Hedgehog et la différenciation des cellules ostéogéniques. Il a également été constaté que les CTC tendant vers les métastases osseuses expriment un niveau plus élevé de facteur trèfle 3 (TFF3) que les métastases ganglionnaires ou les tumeurs primaires.190

Métastases ganglionnaires

Les métastases ganglionnaires sont un facteur important dans la stadification des tumeurs malignes et, dans de nombreux cas, les ganglions lymphatiques (LN) sont les premiers organes à métastaser. Il a été démontré dans plusieurs études191 que la plupart des types de carcinomes, en particulier le cancer du sein, le cancer colorectal et le mélanome, métastasent presque invariablement en LN régionales. Bien que riche en divers types de cellules immunitaires intrinsèquement hostiles aux cellules extrinsèques, le microenvironnement endogène LN est capable de favoriser la survie et même la croissance métastatique des tumeurs, à l'exception de certaines tumeurs pouvant provoquer des réponses immunologiques, telles que le mélanome et le carcinome rénal. 191 192 Il a été constaté que le mélanome induisait des réponses cytotoxiques spécifiques à la tumeur des lymphocytes T CD8+ lors de l'injection directe dans les LN, entraînant un rejet de la tumeur.193 Avant la métastase du LN, les CTC, en plus de préparer des PMN appropriés, induisent un microenvironnement immunosuppresseur dans les ganglions lymphatiques qui joue un rôle essentiel dans le maintien de la croissance tumorale et des métastases. Les ganglions lymphatiques drainants (dLN) primaires extra-lymphoïdes induits par une tumeur sont dans un état d'immunosuppression. Par exemple, le VEGF dérivé d'une tumeur induit un milieu inflammatoire chronique médié par Th2 chez les patients atteints de mélanome métastatique.194 De plus, le VEGF-C protège les mélanomes exprimant un antigène étranger ovalbumine (OVA) contre l'immunité antitumorale préexistante et contribue à augmenter les taux d'apoptose et à réduire le taux d'apoptose. activité cytotoxique des lymphocytes T CD8-positifs spécifiques à l'OVA.195 Dans le microenvironnement de la tumeur ovarienne murine, la PGE2 et le TGF-β dérivés de la tumeur restreignent l'amorçage des lymphocytes T dans les dLN en induisant l'immunosuppression des cellules dendritiques (DC).196 Par exemple, Des cellules T régulatrices s'accumulant dans les ganglions lymphatiques drainant les tumeurs (TDLN) ont été trouvées dans un modèle murin inductible de patientes atteintes de mélanogenèse et de cancer du sein.197,198 Enfin, la fonction des cellules B subit un changement dépendant de la tumeur dans les TDLN pour favoriser les métastases du LN. Ce changement pourrait être initié par les EV véhiculés par la lymphe et permettre aux lymphocytes B de présenter un phénotype régulateur capable de générer des cytokines immunosuppressives (IL-10 et TGF-β) et de convertir les lymphocytes T auxiliaires en lymphocytes T régulateurs.199

Dans le cancer du sein, la sécrétion de VEGF-A/C peut activer la lymphangiogenèse LN et induire l'expansion du réseau lymphatique.200,201,202 Il a également été démontré que le VEGF-C améliore le flux interstitiel dans le stroma tumoral, ce qui contribue à l'activation des fibroblastes, au renforcement de la matrice et à l'amélioration du flux lymphatique. le biais des gradients de chimiokines, créant des conditions favorables à la survie des CTC et favorisant ainsi les métastases.195,203 La lymphangiogenèse est également associée aux neutrophiles associés aux tumeurs (TAN). Les cellules tumorales sécrètent CXCL1 et CXCL8 pour recruter des neutrophiles, activer les voies ERK et JNK dans les neutrophiles et exprimer VEGF-A et MMP-9, conduisant à des métastases LN.204

La surexpression de gènes et de facteurs spécifiques exprimés ou sécrétés par les CTC peut contrôler les métastases LN et joue un rôle central dans l'organotropisme des métastases tumorales. Dans les cancers du col de l’utérus205 et du sein206, les CTC présentant un phénotype mésenchymateux ont tendance à métastaser dans les ganglions lymphatiques, notamment ceux exprimant VIM, uPAR et CXCR4. (Fig. 5) En effet, les CTC présentant un phénotype mésenchymateux sont plus agressifs, ce qui leur confère un phénotype particulièrement malin. De plus, les CTC portant les marqueurs de cellules souches CD44207,208 et CD24209 sont également associés aux métastases ganglionnaires. Les FR+ CTC210,211 dans LUAD montrent également une propension aux métastases ganglionnaires, qui peuvent être utilisées comme prédicteur de métastases ganglionnaires. KRT19, le gène codant pour la cytokératine 19, est exprimé dans l'épithélium normal, les tumeurs épithéliales primitives et les tumeurs métastatiques, mais n'est pas exprimé dans le sang périphérique normal et les tissus lymphoïdes.212 De plus, les CTC régulées positivement par KRT-19 sont étroitement liées à l'apparition de lymphocytes. métastases ganglionnaires.213 La régulation positive d’autres marqueurs tumoraux, tels que la mammaglobine (hMAM),214 Survivin,215 et la transcriptase inverse de la télomérase humaine (hTERT),216 a également été associée aux métastases ganglionnaires.217 et à la surexpression de Bcl-xL dans le cancer du sein. Il a été prouvé que les cellules avaient une activité métastatique spécifique à un organe améliorée qui guidait les cellules cancéreuses à métastaser préférentiellement en LN.218

Les métastases ganglionnaires à distance sont fortement associées aux métastases ganglionnaires régionales. Lorsque des LN régionales sont impliquées, les CTC sont susceptibles de se propager au niveau suivant des ganglions lymphatiques via les vaisseaux lymphatiques, entraînant des métastases ganglionnaires à distance. La formation de vaisseaux lymphatiques joue un rôle crucial dans la survenue de métastases ganglionnaires à distance. Les cellules cancéreuses primaires libèrent du VEGF-A/C, qui déclenche la lymphangiogenèse des LN et induit l'expansion du réseau lymphatique dans les LN régionaux.200,201,202 Les caractéristiques des CTC influencent également l'incidence des métastases ganglionnaires à distance. L'agressivité des CTC est en corrélation avec la probabilité de métastases ganglionnaires à distance. De plus, le niveau de FR+ CTC montre une corrélation positive avec l’étendue de l’atteinte ganglionnaire, ce qui signifie qu’un nombre plus élevé de FR+ CTC augmente la probabilité de développer des métastases ganglionnaires à distance.210,211

Tumeur dormante

Dormancy in cancer

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The Biology and Therapeutic Implications of Tumor Dormancy and Reactivation

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La dormance tumorale est classiquement définie comme l'arrêt de la croissance tumorale dans le site primitif ou dans les métastases . Le concept de dormance découle de constatations cliniques de cancer récidivant plusieurs années, voire plusieurs décennies après la résection chirurgicale de la tumeur primitive, en particulier dans les cancers du sein et de la prostate .Dans la dormance tumorale, il existe un équilibre entre l'augmentation du nombre de cellules cancéreuses par prolifération et la diminution par mort cellulaire ; alors que, en dormance cellulaire, les cellules cancéreuses sont dans un état de repos.

Constations cliniques

Les cancers du sein sont divisés en plusieurs sous-groupes en fonction de l'expression des récepteurs et de l'activité de prolifération. Les durées de survie sans rechute diffèrent selon les sous-types. Dans les sous-types positifs ou triples négatifs du récepteur du facteur de croissance épidermique humain 2 , qui ont une activité de prolifération élevée, les périodes de latence sont plus courtes que pour les autres sous-types. Dans ces tumeurs agressives, la fréquence des récidives tardives après 5 ans est plutôt réduite 3, 4 par rapport à d'autres sous-types qui peuvent récidiver même après 20 ans .5, 6 Le cancer du sein à récepteurs d'œstrogènes positifs est un modèle clinique de récidive tardive. Une étude clinique a été réalisée évaluant le traitement adjuvant au tamoxifène contre le cancer du sein récepteurs d'œstrogènes positifs .7 La poursuite du tamoxifène pendant 10 ans plutôt que l'arrêt au bout de 5 ans a encore réduit la récidive et la mortalité, en particulier après 10 ans. Ces résultats indiquent que les cellules cancéreuses récepteurs d'œstrogènes positifs pourraient être dormantes et survivre pendant plus de 5 ans ; un traitement prolongé est donc nécessaire. Des récidives après une latence à long terme sont également signalées dans d'autres cancers, tels que le mélanome et le carcinome rénal .8, 9 Dans le cancer de la prostate, il existe certains cas dans lesquels les taux sériques d'antigène prostatique spécifique augmentent sans récidive apparente de la tumeur. après le traitement primaire ; c’est ce qu’on appelle la « récidive de l'antigène prostatique spécifique». Les récidives réelles surviennent en moyenne 8 ans après la récidive de l'antigène prostatique spécifique .10 Ainsi, dans des cas de récidive aussi tardive, les cellules cancéreuses pourraient déjà s'être disséminées au moment ou avant l'ablation chirurgicale des tumeurs d'origine, et récidiver cliniquement après avoir été dormantes pendant des années . .11

Dormance tumorale

Pour expliquer les récidives tardives, un modèle de « dormance de la masse tumorale » a été proposé, supposant que l'équilibre entre l'augmentation des cellules cancéreuses par prolifération et la diminution par mort cellulaire était à l'équilibre. La dormance de la masse tumorale peut être obtenue par deux mécanismes différents : la dormance angiogénique et la dormance immunitaire.

Dormance angiogénique

Pour soutenir leur prolifération active, les cellules cancéreuses consomment de grandes quantités de ressources énergétiques. Pour répondre à cette nécessité, la croissance tumorale doit s'accompagner de la génération d'un nouveau réseau de vaisseaux sanguins ou angiogenèse .12 L'angiogenèse est finement régulée par des facteurs pro-angiogéniques et des facteurs anti-angiogéniques .13 Après le changement angiogénique, lorsque la balance penche vers du côté pro-angiogénique, une tumeur entre dans la phase de progression .14 Avant le changement angiogénique, un nombre accru de cellules cancéreuses provoque la mort cellulaire dans une région éloignée des vaisseaux sanguins préexistants en raison d'un manque d'oxygène et de nutriments. L’équilibre entre la prolifération et la mort des cellules cancéreuses est appelé dormance angiogénique. L'implication de la dormance angiogénique dans la régulation de la croissance tumorale a été démontrée dans un grand nombre d'études utilisant des modèles murins .

Dormance immunitaire

Le système immunitaire est connue depuis longtemps comme un facteur critique pour la suppression du développement et de la croissance des tumeurs, et les cellules tumorales des tumeurs établies acquièrent la capacité d'échapper aux cellules immunitaires . Le système immunitaire joue un rôle essentiel non seulement en évitant l'établissement précoce de tumeurs , mais aussi dans la dormance de la masse tumorale. Les lymphocytes T CD8+ sont impliqués dans le maintien de la dormance tumorale au niveau du site métastatique . Dans ce modèle, la suppression du système immunitaire par les anticorps CD8+ favorisait de manière significative la croissance métastatique. Le profilage du génome a montré que les modèles d'altérations génétiques sont fortement partagés entre les sites primaires et métastatiques, ce qui indique que les métastases pourraient provenir de cellules tumorales disséminées à partir de la tumeur primaire à un stade précoce. Ces résultats suggèrent que les cellules tumorales disséminées seraient dormantes et éviteraient la surveillance immunitaire, et que la fuite du système immunitaire entraînerait une croissance métastatique. Les cellules immunitaires et de leurs cytokines dans la suppression de la repousse des cellules tumorales après irradiation et la perturbation des cellules immunitaires ont inversé l'équilibre post-irradiation .

Dormance cellulaire

La dormance cellulaire est un autre modèle de dormance tumorale . La dormance cellulaire est caractérisée par trois caractéristiques : (1) une prolifération minimale ; (2) décès minimum ; et (3) la réversibilité. La dormance est omniprésente dans les organismes vivants, notamment les bactéries, les levures, les insectes et les mammifères, comme stratégie de survie contre un environnement détérioré. Au niveau cellulaire, le statut dormant est observé dans les cellules souches tissulaires et dans le cancer. La dormance cellulaire du cancer a principalement été étudiée dans le contexte de récidives tardives, notamment métastasiques, dans lesquelles le microenvironnement du site métastatique joue un rôle critique. Cependant, la dormance cellulaire peut également exister dans les tumeurs se développant au niveau du site primaire ; par exemple, dans les régions hypoxiques. Étant donné que des cellules dormantes existent dans les tumeurs, elles sont probablement résistantes aux thérapies conventionnelles telles que les médicaments anticancéreux et les radiations, qui ciblent les cellules en prolifération active. Plusieurs mécanismes de dormance cellulaire existent .

Matrice extracellulaire et dormance

Le microenvironnement du site métastatique dans un organe distant ne devrait pas être le même que celui de la tumeur d'origine, et dans un tel milieu aberrant, les cellules cancéreuses meurent ou deviennent dormantes. La matrice extracellulaire est un facteur microenvironnemental important. Le rapport entre les kinases extracellulaires régulées (ERK) activées et le p38 mitogen-activated protein kinases par fixation à la matrice extracellulaire constitue le commutateur moléculaire de la dormance cellulaire . La prolifération des cellules HEp3 du carcinome épidermoïde humain est régulée par deux voies : (i) l'activation de ERK par le récepteur urokinase (CD87) et l'intégrine α5β1 et ; (ii) suppression de p38MAPK par la fibronectine.30 Lorsqu'une des voies est altérée, l'équilibre entre ERK et p38MAPK penche du côté de la suppression de la croissance et, par conséquent, les cellules HEp3 deviennent dormantes. En bloquant p38MAPK, les cellules cancéreuses sont extraites de leur dormance et reprennent leur prolifération.31 Dans le cancer du sein, l'inhibition de l'intégrine β1 induit la dormance in vitro et in vivo.32, 33 Ainsi, l’interaction entre la matrice extracellulaire et les cellules cancéreuses joue un rôle important dans la dormance cellulaire.

Métastase et dormance

In vitro, Les lignées cellulaires du cancer de la prostate peuvent être dormantes lorsqu’elles sont co-cultivées avec une lignée cellulaire ostéoblastique. La signalisation du facteur de croissance transformant bêta-2 activé via le récepteur de la tyrosine kinase Axl et le growth arrest – specific 6, un ligand d'Axl sécrété par les ostéoblastes, joue un rôle essentiel dans l'induction de la dormance.35

Dans le myélome, Les cellules de la muqueuse osseuse peuvent constituer une niche pour les cellules de myélome. L’imagerie in vivo montre que les cellules du myélome deviennent dormantes après s’être attachées aux cellules qui tapissent les os. Le remodelage du microenvironnement osseux par les ostéoclastes force les cellules myélomateuses à sortir de leur dormance et à reprendre leur prolifération. De même, le facteur de nécrose tumorale alpha l'interleukine 6 remodèlent le microenvironnement osseux pour inciter les cellules métastatiques dormantes du cancer du sein dans la moelle osseuse à reprendre leur prolifération.37 Les cellules cancéreuses deviennent dormantes lorsque la thrombospondine-1 est produite par la microvascularisation stable dans les cocultures de cellules cancéreuses du sein et de cellules endothéliales,. La régulation négative de CXCR4 dans les sites métastatiques pulmonaires était également associée au phénotype dormant d'une lignée cellulaire de cancer du sein.39

Microenvironnement hypoxique et dormance

La prolifération désordonnée des cellules cancéreuses et l’angiogenèse désorganisée rendent le microenvironnement cancéreux hypoxique. La consommation d'oxygène par les cellules tumorales joue un rôle essentiel dans la génération d'un microenvironnement hypoxique.40 L'hypoxie induit une agressivité accrue et une résistance au traitement dans le cancer.41 Le facteur de croissance endothélial vasculaire est nécessaire à l'angiogenèse et à la formation de cellules des îlots pancréatiques. tumeurs chez les souris transgéniques RIP1-Tag2,42 alors que des tumeurs existent toujours chez les souris Vegf null RIP1-Tag2 de manière dépendante du facteur induit par l'hypoxie 1α.43 Les tumeurs résiduelles sont hautement hypoxiques avec une diminution de la prolifération et de la mort cellulaire. L'inhibition génétique et pharmacologique de l'angiogenèse aboutit à un phénotype invasif des tumeurs.44 Grâce à des expériences de suivi cellulaire, il a été montré que les cellules hypoxiques sont à l'origine de récidives après irradiation in vivo 45.

Le facteur de transcription HIF joue un rôle central dans la réponse hypoxique aiguë des cellules cancéreuses.46 Dans des ons hypoxiques aiguës, la consommation de glucose augmente considérablement en raison de l'activation de la glycolyse activée . Dans un microenvironnement dans lequel l’apport de glucose est limité, il est peu probable que les cellules cancéreuses continuent à consommer de grandes quantités de glucose. Ainsi, il devrait y avoir d’autres mécanismes différents de la réponse hypoxique aiguë typique pour les cellules cancéreuses dormantes en hypoxie.

Une lignée cellulaire du cancer du pancréas était en dormance dans une hypoxie chronique au cours d'expériences in vitro.40 La consommation de ressources énergétiques, telles que l'oxygène et le glucose, et le renouvellement de l'ATP sont diminués à l'état de dormance et la production de lactate a également diminué. La suppression de l'activité des protéines kinases est nécessaire à la dormance des cellules AsPC-1, car les cellules avec une forme active de l'AKT ne pouvaient pas être en dormance, continuaient à consommer des ressources énergétiques et mouraient dans des conditions hypoxiques chroniques. Ainsi, la suppression de l’activité cellulaire dans un microenvironnement détérioré est bénéfique pour la survie des cellules cancéreuses.

Le membre 1A de la famille du domaine génétique inductible par l'hypoxie (HIGD1A) est exprimé près de la région nécrotique des tumeurs solides.Dans des conditions de privation de glucose, l'activité de l'ADN méthyltransférase est supprimée induisant HIGD1A . HIGD1A supprime la phosphorylation oxydative, active l'AMPK et supprime la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Par conséquent, HIGD1A soutient la survie des cellules cancéreuses dans des conditions d'hypoxie sévère.47 Le récepteur nucléaire orphelin, NR2F1, joue un rôle dans le maintien de la dormance grâce aux inhibiteurs de SOX9, PARβ et CDK dans les cellules HEp3.48

Suppression de la voie oncogène

L'oncogène MYC est l'un des gènes les plus fréquemment dérégulés dans de nombreux cancers.52 Chez les souris présentant une expression du gène MYC spécifique au tissu hépatique, le MYC est surexprimé en l'absence de traitement par la doxorubicine et des tumeurs apparaissent dans le foie. .53 Après la formation d'une tumeur, lorsque MYC est inactivé par le traitement par la doxorubicine, les tumeurs cessent de croître et les cellules reprennent leur apparence normale de cellules hépatiques. Après le l'arrêt de la doxorubicine, les cellules tumorales montre une repousse massive avec réactivation de MYC. L'analyse comparative génomique montre que le schéma de gain et de perte chromosomique est presque le même entre les tumeurs primaires et récurrentes, ce qui indique que la tumeur repoussée après réactivation de MYC n'est pas une tumeur de novo mais dérive du même clone que les tumeurs. avant l'inactivation de MYC. Ces résultats suggèrent que les cellules tumorales sont dans un état dormant pendant l'inactivation de MYC. Ainsi, l’inhibition de la voie oncogène, MYC dans ce cas, induit une dormance.

L'activation de MYC stimule à la fois la consommation d'oxygène et de glucose.54 Les niveaux de protéine MYC diminuaient considérablement dans des conditions de manque de glucose et d'oxygène grâce à l'amélioration de la dégradation des protéines. La mort cellulaire des cellules HCT116 du cancer colorectal est atténuée par la suppression de MYC dans des conditions prolongées de manque de glucose et d'oxygène. La régulation des niveaux de MYC pourrait également être impliquée dans l'induction de la dormance.

Une mutation motrice est une mutation au sein d’un gène qui joue un rôle essentiel dans le développement et la progression du cancer. Le blocage de la voie de la mutation motrice est la base de la thérapie par ciblage moléculaire. Nous avons signalé que les CTOS de patients atteints d'un cancer du poumon non à petites cellules présentant des mutations du récepteur du facteur de croissance épidermique (EGFR) peuvent être dormantes dans des conditions hypoxiques.51 La signalisation intracellulaire de la voie de l'EGFR est supprimée en dormance, alors que la phosphorylation constitutive de l'EGFR est maintenue. Ces CTOS dormants étaient résistants à un inhibiteur de la tyrosine kinase de l'EGFR. Contrairement à l'EGFR, la phosphorylation des membres de la famille ERBB, HER2 et HER3, a été remarquablement supprimée. L'inhibiteur intrinsèque de l'EGFR, MIG6 (ERRFI1/RALT/Gene33), bloque la dimérisation des membres de la famille ERBB en se liant au domaine intracellulaire de l'EGFR. MIG6 est induit par l'hypoxie et est nécessaire à la dormance des cellules cancéreuses du poumon hébergeant des mutations actives de l'EGFR. Dans le modèle de cancer du sein induit par le récepteur du facteur de croissance des fibroblastes (FGFR) inductible par Wnt1, les tumeurs deviennent dormantes lorsqu'elles sont traitées avec des inhibiteurs du FGFR.56 Finalement, les tumeurs deviennent résistantes aux inhibiteurs du FGFR par activation de l'EGFR. Dans un modèle de souris MMTV Neu inductible par Dox, une diminution de la signalisation HER2 par retrait de Dox a conduit à la dormance des cellules tumorales. Certaines cellules cancéreuses ont activé la signalisation Notch et ont repris leur prolifération.57

Le virus du papillome humain est un virus oncogène et le produit E6/E7 est important pour l'oncogenèse. La sénescence cellulaire est induite par la suppression de E6/E7 dans des conditions normoxiques, tandis que la dormance cellulaire est induite dans des conditions hypoxiques.58 Ainsi, la suppression de la voie motrice conduit à la mort ou à la sénescence des cellules cancéreuses à l'état actif mais pas à l'état dormant. La dormance cellulaire des cellules cancéreuses n’est pas une réponse passive ; il est plutôt régulé par des mécanismes actifs.

Stress du réticulum endoplasmique et dormance

Comme mentionné ci-dessus, certaines cellules ne peuvent être dormantes que sous certaines conditions. Pour être en sommeil, il doit y avoir un contexte ou un signal cellulaire particulier, comme une réponse hypoxique. Un autre signal peut être le stress du réticulum endoplasmique (RE). En divisant activement les cellules cancéreuses, la synthèse des protéines qui nécessite de grandes quantités de ressources énergétiques est favorisée. La synthèse des protéines et la molécule clé, mTORC1, sont régulées négativement dans les cellules cancéreuses cultivées en hypoxie.59 Lorsqu'une lignée cellulaire de cancer colorectal, COLO320, a été stimulée par le facteur de croissance analogue à l'insuline (IGF) dans des conditions hypoxiques, une apoptose robuste a été induite par un facteur de croissance augmenté. Réponse au stress du RE.60 Un repliement protéique altéré dans des conditions hypoxiques est responsable du stress du RE, et l'IGF pourrait induire un stress du RE en stimulant la synthèse protéique aberrante et la mort cellulaire qui en résulte. Ainsi, trop de stress aux urgences doit être évité. Ranganathan et al61 ont rapporté que l'activation de p38 MAPK via le stress ER est essentielle à l'induction de la dormance.

Fibroblaste associé aux cancers

Structure et fonctions

Morphologiquement les fibroblastes associés aux tumeurs sont légèrement plus gros, avec des noyaux plus foncés et un cytoplasme ramifié.

Les fibroblastes associés aux tumeurs sont présents à tous les stades des tumeurs malignes solides et leur impact fonctionnel sur la biologie du cancer semble être similaire pour tous les types de tumeurs .

Les fibroblastes associé aux cancers sont le type cellulaire prédominant dans le stroma tumoral et contribuent au micro-environnement tumoral prolifératif, pro-inflammatoire, immunosuppresseur, angiogénique, pro-invasif et pro-métastatique nécessaire à l'évolution et à la progression du cancer .

Les médiateurs inflammatoires tels que le facteur de croissance transformant , l'interleukine 1 et l'interleukine 6 produits par les cellules tumorales et les cellules stromales favorisent l'activation du fibroblaste associé aux tumeurs et contribuent à un profil pro-inflammatoire qui soutient directement la carcinogenèse .

Les fibroblastes associés aux tumeurs conduisent la transition épithéliale-mésenchymateuse par laquelle les cellules cancéreuses perdent leur polarité et leurs molécules d'adhésion et acquièrent la motilité nécessaire à la dissémination . Malgré les effets globalement pro-tumorigènes, il semble qu'au début les fibroblastes associés aux tumeurs suppriment les tumeurs, mais qu'à mesure que le cancer évolue, ils se transforment en cellules pro-tumorigènes .

Facteurs sécrétés et exosomes dans l'interaction CAF-cellules tumorales

Les cytokines et chimiokines produites par le CAF peuvent avoir des effets à la fois immunosuppresseurs et immunoactivateurs sur divers leucocytes, notamment les lymphocytes T CD8+, les lymphocytes T régulateurs immunosuppresseurs (Tregs) et les macrophages (Figure 1). Cependant, le consensus est que les effets globaux du CAF sont immunosuppresseurs (14). L'IL-6, le ligand de chimiokine CXC (CXCL) 9 et le TGF-β, produits par le CAF, jouent un rôle bien établi dans la suppression des réponses antitumorales des lymphocytes T (34). Ceci est également étayé par une association inverse entre la cytotoxicité du CAF et des lymphocytes T CD8+.

La coloration du ligand de mort programmé 2 (PD-L2) et du ligand du facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α) OX40L dans des coupes de cancer du sein humain a révélé des lymphocytes T à la surface du CAF. Cela a confirmé que des sous-ensembles de CAF attirent et retiennent les lymphocytes T à la périphérie de la tumeur par le biais de mécanismes distincts impliquant la signalisation des chimiokines (ligand de chimiokine [CCL]-11, CXCL12-14), les molécules d'adhésion cellulaire, l'activation de points de contrôle immunitaires inhibiteurs et le CD8+ T. anergie cellulaire (36).

Dans un modèle murin PDAC, il a été démontré que les CAF, programmés par le TGF-β pour exprimer une protéine riche en leucine (LRRC15), étaient associés à une faible réponse au traitement anti-PD‐L1 (42). De plus, les CAF sont une source de divers facteurs de croissance, notamment le TGF-β, le facteur de croissance endothélial vasculaire (VEGF), le facteur de croissance des fibroblastes 5, le facteur de différenciation de la croissance 15, le facteur de croissance des hépatocytes et le facteur de croissance de type insuline (43, 44). La sécrétion de facteurs paracrines pro-souche tels que les facteurs de croissance de type insuline, les cytokines inflammatoires (IL-6 et IL-8) et les chimiokines (CCL2 et CCL5) favorisent la conversion des cellules cancéreuses en cellules souches cancéreuses et renforcent l'origine souche du cancer. cellules souches cancéreuses existantes (45-47). De plus, la sécrétion d’IL-6 fait du CAF un médiateur important de l’EMT dans les cellules cancéreuses (48, 49).

Les exosomes sont des vésicules extracellulaires libérées par tous les types de cellules et se retrouvent dans tous les fluides corporels (50). Ils contiennent du matériel génétique, des protéines et des lipides et sont essentiels à la communication intercellulaire. L'activation, le recrutement et la conversion des fibroblastes en CAF activé dépendent du TSF et des exosomes sécrétés par la tumeur (TSE) contenant diverses molécules oncogènes telles que des microARN (miR), des ARNm de gènes de fusion, des ARN longs non codants, des fragments d'ADN mutés et un une variété de molécules de signalisation cellulaire (51). Les niveaux circulants de miARN exosomal reflètent avec précision la progression de la maladie et pourraient servir d’outil pronostique parmi divers cancers après résection de la tumeur primitive (52–58).

En plus du TSF, les exosomes dérivés du TSE et du CAF (CAFEx) sécrétés respectivement par les cellules tumorales et le CAF dans la tumeur primitive sont des médiateurs essentiels de la communication entre les cellules cancéreuses et les cellules immunitaires et conduisent à la formation de niches pré-métastatiques (PMN). (59). De plus, le CAF peut pénétrer dans la circulation et favoriser le développement de PMN et de lésions métastatiques ultérieures (60, 61).

Les intégrines (ITG) sont connues pour déterminer l’organotropisme des cellules tumorales. Dans un modèle murin, le CAF a favorisé les métastases pulmonaires par la construction de PMN via CAFEx. Il a été constaté que les ITGα2β1 dérivés de CAFEx hébergent les fibroblastes pulmonaires et activent ensuite la voie de signalisation du TGF-β. Pour préparer la colonisation ultérieure du tissu pulmonaire par extravasation de cellules tumorales circulantes (CTC), le microenvironnement pulmonaire est remodelé par les fibroblastes pulmonaires activés (58). L'ITG de surface guide le TSE vers des ligands ECM spécifiques à un organe (collagène, fibronectine, fibrinogène et E-cadhérine) dans les organes cibles, par ex. ITGα6β1 et ITGα6β4 adhèrent aux cellules épithéliales et aux fibroblastes du poumon et ITGαvβ5 se lie aux macrophages hépatiques résidents (cellules de Kupffer) et régulent positivement les gènes de migration cellulaire et la protéine S100 (62). Des EST spécifiques à un organe ont été identifiées pour 28 lignées cellulaires métastatiques différentes. De plus, les TSE comprenant le TGF-β et le PDGF interviennent dans l'activation, la différenciation et le recrutement du CAF à tous les stades de tous les cancers solides (13).

Dans le cancer colorectal (CCR) à un stade précoce, il a été observé que les EST favorisent le CAF hautement prolifératif et angiogénique, tandis que celles provenant de lignées cellulaires métastatiques de stade avancé du CRC induisent un CAF hautement invasif qui, par la sécrétion de protéases dégradant l'ECM et une augmentation l'expression des modulateurs pro-invasifs de la saillie membranaire a permis la pénétration de la MEC (51).

De plus, les EST modifient le métabolisme du CAF et induisent la production de métabolites nutritifs contenant du CAFEx (acides aminés et intermédiaires du cycle de l'acide tricarboxylique) qui alimentent les cellules tumorales et augmentent leur survie (31, 63). Une étude sur les lignées cellulaires du cancer du sein a révélé que les TSE contenant miR-105 pourraient reprogrammer le métabolisme du CAF et leur permettre d'augmenter le métabolisme du glucose lorsque les niveaux de nutriments étaient suffisants, ainsi que de détoxifier les déchets métaboliques en métabolites riches en énergie lorsque les nutriments étaient rares (64 ).

Comme le montre le PDAC, le lactate produit par les cellules cancéreuses favorise une reprogrammation épigénomique étendue du CAF (65). Dans le CCR et pendant la privation de protéines, les CAF accumulent des acides gras, des phospholipides et de la synthétase d'acide gras. La captation des métabolites lipidiques par les cellules CRC sécrétées par le CAF semble essentielle à leur migration (66).

Un autre puissant promoteur de malignité est le facteur de choc thermique 1 qui est fréquemment activé dans le CAF. Il pilote un programme qui soutient la survie et le potentiel métastatique des cellules cancéreuses en inhibant l'apoptose et en favorisant la migration. L’activation du facteur de choc thermique 1 a été associée à de mauvais résultats dans le cancer du CCR, du poumon, du sein et hépatocellulaire (CHC) (67).

Parmi les acteurs importants, le gène qui mérite d'être mentionné est la HMG-box 2 (SOX2). Il code pour des facteurs de transcription contrôlant l’expression de plusieurs gènes impliqués dans le développement embryonnaire précoce. Le SOX2 stromal régulé positivement entraîne la reprogrammation des fibroblastes du côlon, ce qui entraîne une signalisation améliorée de la β-caténine et du TGF-β dans les cellules CRC soutenant la progression du cancer. Néanmoins, le mécanisme précis reste à déterminer (68).

Le sous-ensemble de CAF présentant les caractéristiques des myofibroblastes (myCAF) intervient dans un programme de cicatrisation des plaies chroniquement perturbé dans les tumeurs et joue un rôle clé dans le développement d'un stroma fibreux en évolution continue. myCAF est très sensible aux chimiokines et se distingue métaboliquement et morphologiquement du CAF. Lorsqu'ils sont activés, leur taux de prolifération diminue et la production de composants ECM augmente considérablement. Les microfilaments cytoplasmiques de myCAF se connectent aux domaines extracellulaires de fibronectine, créant ainsi des mécanismes très contractiles. Le dépôt extracellulaire de collagène qui suit renforce et rigidifie la MEC (69).

Non seulement cela contribue à l’augmentation de la densité du stroma, mais le remodelage du stroma par les enzymes matricielles produites par le CAF fournit également des pistes pour l’invasion et la migration des cellules cancéreuses (14). La rigidité stromale entraîne une augmentation de la pression interstitielle, un système vasculaire anormal, un effondrement des vaisseaux sanguins, une hypoxie et une acidité qui conduisent à une administration inefficace du médicament et à une réponse réduite au traitement. Ces barrières physiques et chimiques sont hostiles aux cellules immunitaires cytotoxiques telles que les cellules T CD8+ et les cellules tueuses naturelles (NK) (70).

Fibroblaste associè aux cancers et cellules tumorales circulantes

La présence de fibroblaste associè aux cancers dans la circulation des patients atteints de cancer et leurs niveaux dans le sang périphérique sont en corrélation avec la progression du cancer et un taux de survie très faible. Notamment, les niveaux élevés d’agrégats de fibroblaste associè aux cancers et de cellules tumorales circulantes dans les échantillons de sang des patients doivent être considérés comme un marqueur important de taux de survie très faibles . Par exemple, les cellules tumorales circulantes ont une plus grande viabilité dans la circulation sanguine lorsqu'ils sont accompagnés de cellules de stroma, ce qui offre également un avantage en termes de survie précoce et de croissance des cellules tumorales au niveau du site métastatique . Voyageant en groupes avec des macrophages, des cellules immunitaires et des plaquettes, le fibroblaste associè aux cancers soutient, protège et augmente la survie des cellules tumorales circulantes. Les neutrophiles adjacents peuvent contribuer à la survie des cellules tumorales circulantes grâce à la suppression de l'activation des leucocytes . Grâce à de fortes adhésions intercellulaires, le fibroblaste associè aux cancers a maintenu la viabilité et la capacité proliférative des cellules tumorales circulantes dans les agrégats cellulaires en présence de niveaux élevés de forces hémodynamiques (> 1 000 dyn/cm2). Ce rôle protecteur a été observé dans le cancer de la prostate, se propageant généralement par les vaisseaux sanguins plutôt que par le système lymphatique .

Comme le micro-environnement tumoral des cellules tumorales peut se dérouler au sein des clusters, l'association entre les neutrophiles et les cellules tumorales circulantes entraîne la mitose des cellules tumorales et augmente le potentiel métastatique des cellules tumorales circulantes . À leur arrivée dans la niche pré-métastatique, les fibroblastes résidant dans les tissus contribuent à la transition mésenchymateuse-épithéliale. Ainsi, les fibroblastes associès aux cancers sont considérées comme des acteurs clés dans la promotion de la survie du cellules tumorales circulantes .

Cibler les parcours associés aux FAC

Ramener le CAF à un état de repos en ciblant les voies d’activation est un concept attrayant. Wnt2 sécrété par le CAF accélère la voie de signalisation Wnt/β-caténine, ce qui correspond à l'absence de lymphocytes T CD8+. Les effets de la vitamine D observés dans les études épidémiologiques sur la PDAC et le CCR sont en partie liés à la réduction de la signalisation Wnt/β-caténine liée au CAF, relayée par les métabolites de la vitamine D (Tableau 1) (75).

Alternativement, le ciblage des cytokines et des chimiokines dérivées du CAF (par exemple CXCL, IL-6 et TGF-β) pourrait améliorer l’efficacité anticancéreuse en association avec l’immunothérapie. Plusieurs inhibiteurs de l'IL-6, tels que le sarilumab et le tocilizumab, déjà approuvés pour le traitement des troubles auto-immuns et myéloprolifératifs, sont étudiés pour leur rôle dans le traitement anticancéreux, seuls ou en association.

L'anti-TGF-β en combinaison avec les anticorps anti-PD-L1 a inhibé la signalisation du TGF-β dans le CAF et a facilité la pénétration des lymphocytes T dans les tumeurs solides (76). Un résumé des ECR examinant les effets du ciblage de l'IL-6 et du TGF-β a été présenté dans le tableau 2. La complexité et la compréhension incomplète des fonctions du CAF nécessitent des recherches plus approfondies avant que la thérapie ciblée anti-CAF puisse être intégrée dans la pratique clinique.

Macrophage associé au tumeur

Rôle dans le traitement

Une approche récemment développée pour encourager plus spécifiquement l’activation du TAM est la transduction des CAR. Les CAR sont constitués d'un anticorps à fragment variable à chaîne unique qui cible un antigène tumoral fusionné à un domaine transmembranaire qui fixe l'anticorps à la membrane cellulaire et à un domaine intracellulaire qui transmet les signaux d'activation et de costimulation [114] et est reconnu comme l'une des plus grandes innovations. dans le traitement du cancer après avoir montré d'excellents résultats chez les patients atteints de cancer du sang et de lymphomes [115], bien qu'aucun progrès comparable dans ses applications dans les tumeurs solides n'ait encore été prouvé bénéfique car les cellules T ne peuvent pas facilement pénétrer et survivre dans le TME [116]. Le TME dans les tumeurs solides recrute des cellules myéloïdes, ce qui entraîne une infiltration importante de macrophages. Par conséquent, les macrophages peuvent constituer un substitut viable aux cellules T en tant que receveurs de CAR. Les thérapies basées sur les macrophages dépendent dynamiquement des TAM, qui présentent à la fois des récepteurs Fc activateurs et inhibiteurs modulés en un phénotype immunosuppresseur favorisant la tumeur et manquent de spécificité antigénique (117). Le CAR pour la phagocytose (CAR-Ps) est une approche très récente explorée pour induire la phagocytose directe des tumeurs ou la dégradation de la MEC afin d'inhiber la croissance tumorale et la progression des tumeurs solides. Morrissey et ses collègues ont été les premiers à prouver que les macrophages créés par CAR peuvent favoriser la phagocytose. Ils ont conçu une famille de CAR-P qui conduisent les macrophages à manger des cellules tumorales spécifiquement ciblées. Les CAR-P contiennent un fragment d'anticorps extracellulaire à chaîne unique (ScFv) qui reconnaît les domaines transmembranaires CD19 et CD8 présents dans une construction CD19 CAR-T traditionnelle et sont introduits dans la lignée cellulaire de macrophages murins J774A par infection lentivirale. Dans cette étude, les chercheurs ont évalué la spécificité de la phagocytose sur la base de la caractéristique de reconnaissance de l'antigène du domaine ScFv de la construction CAR et ont démontré que les CAR-P provoquent l'engloutissement de particules synthétiques recouvertes d'antigène et de cellules cancéreuses humaines entières d'une manière particulière. . Zhang et coll. CAR modifié ciblant HER2 pour les macrophages, qui consiste en une région variable qui se lie à HER2 pour augmenter l'expression des MMP pour la dégradation de l'ECM et une autre région intracellulaire composée de CD147, qui favorise l'infiltration des cellules T dans le TME et inhibe ensuite le croissance tumorale dans un modèle de tumeur du sein murin 4 T1 (119). Il a récemment été démontré que le CAR confère aux macrophages une spécificité d’action contre les antigènes tumoraux, simultanément avec des fonctions antitumorales élevées pour encourager une réponse immunitaire adaptative. Inspirés par la réalisation de cellules CAR-T génétiquement modifiées pour exprimer des récepteurs spécifiques de l'antigène et par l'utilisation des fonctions effectrices distinctes des macrophages et de leur capacité à pénétrer dans les tumeurs, Klichinsky et al. macrophages humains génétiquement modifiés avec CAR pour améliorer leur capacité phagocytaire contre les cellules tumorales. Ils ont réalisé la transduction de l’anti-HER2 dans des macrophages humains primaires [CAR-macrophages (CAR-M)] en utilisant un adénovirus modifié incompétent pour la réplication. Ils ont montré que le transfert adoptif de CAR-M réduisait efficacement la croissance tumorale chez des souris immunodéficientes atteintes de tumeurs humaines HER2-positives (120). Une autre étude récente de Zhang et al. Cellules macrophages exprimant CAR (CAR-iMacs) dérivées de cellules souches pluripotentes induites (iPSC), qui confèrent des fonctions macrophages dépendantes de l'antigène telles que la sécrétion de cytokines, la reprogrammation vers des états tumoraux pro/anti-inflammatoires et une phagocytose accrue des cellules tumorales, qui confère des activités cellulaires antitumorales à la fois in vitro et in vivo (121). Dans une autre étude récente, des chercheurs ont développé des cellules CAR-M anti-CCR7 qui dirigent les macrophages vers les cellules CCR7-positives et éliminent les cellules CCR7-positives en criblant les domaines d'activation intracellulaires qui déclenchent la cytotoxicité des cellules tumorales, qui inhibent la croissance tumorale, préviennent les métastases et induisent immunité antitumorale systémique, effets qui prolongent collectivement la survie (122). La nouvelle approche basée sur la mise en œuvre de la plateforme ATAK dans l'évolution de deux types de nouvelles thérapies sera testée chez des patients atteints de glioblastome dans les prochains mois : 1) les monocytes ATAK-CAR, qui combinent des cellules myéloïdes avec des CAR contre les cellules cancéreuses, et 2 ) Les monocytes amorcés par ATAK, qui agissent comme des vaccins cellulaires et stimulent les cellules T contre les cellules cancéreuses (https://www.myeloidtx.com).

La technologie CAR-M est une nouvelle stratégie thérapeutique visant à manipuler les macrophages M2 vers le phénotype M1, à améliorer la phagocytose et à attaquer les cellules cancéreuses. Ils sont génétiquement modifiés pour développer un profil M1 anti-inflammatoire qui produit une variété de cytokines pro-inflammatoires pour stimuler les modifications antitumorales du TME. Les CAR-M peuvent activer les cellules dendritiques, recruter des cellules T, élever la présentation des néoantigènes aux cellules T et contribuer à la réponse immunitaire adaptative à long terme (120). À cet égard, le profilage immunitaire des échantillons provenant des patients des essais cliniques de phase 1 sera essentiel pour évaluer la variété des altérations induites dans le tissu tumoral. L'imagerie par résonance magnétique (IRM) et la TEP immunitaire pourraient être bénéfiques dans cette situation pour fournir des informations supplémentaires. La réalisation de cette technique offre de nouvelles voies dans l’utilisation de macrophages modifiés pour exploiter leur potentiel contre divers antigènes tumoraux.

Wiskott-Aldrich Syndrome Protein

Structure WASp et son changement pendant l'activation des cellules T

De l'extrémité N à l'extrémité C, WASp contient un domaine d'homologie WASp 1 (WH1) (également connu sous le nom d'EVH1, pour homologie ENA/VASP), un domaine basique (B), un domaine de liaison à la GTPase (GBD), un domaine riche en proline (PRD) et une homologie de verproline (V), une homologie de cofiline (C) et une région acide (A) (domaine VCA) à l'extrémité C (Zhang et al., 2009 ; Figure 1A). Ces domaines distincts sont nécessaires pour assurer la médiation de la signalisation en aval en se liant à différents partenaires protéiques régulant le cytosquelette. Plus de 20 partenaires de liaison aux protéines ont été signalés (Thrasher et Burns, 2010). Bien que les structures des membres de la famille WASp varient, le domaine VCA est particulièrement conservé. Le domaine VCA interagit avec l'actine et Arp2/3, tandis que le domaine PRD se lie à diverses protéines contenant le domaine SH3.

Le premier domaine WH1 N-terminal est un site de liaison pour un motif de répétition proline présent dans la protéine d'interaction WASp (WIP) (Volkman et al., 2002). WASp est constitutivement associé à WIP. WIP régule l'activité WASp et favorise la stabilité de WASp dans les cellules T au repos en protégeant WASp de la dégradation par la calpaïne et le protéasome. Il est également essentiel pour localiser WASp dans les zones de polymérisation de l'actine (Chou et al., 2006 ; de la Fuente et al., 2007). De plus, le domaine WH1 peut agir comme site de liaison pour les kinases de la famille Src Fyn et Lck dans les cellules T (Sato et al., 2011 ; Matalon et al., 2013). Après le domaine WH1, le domaine B est impliqué dans la régulation de la conformation WASp, car il peut se lier au phosphoinositide PIP2 (phosphatidylinositol-4,5-bisphosphate) et agit en couple avec la petite GTPase Cdc42 pour libérer le WASp de son auto -conformation inhibée vers la conformation active (Higgs et Pollard, 2000; Thrasher et Burns, 2010). Le domaine GBD peut interagir en cis avec le domaine VCA C-terminal, induisant ainsi la conformation auto-inhibitrice fermée (Figure 1B ; Kim et al., 2000). Lors de l'activation, le domaine VCA est libéré de GBD en raison de la liaison du Cdc42 lié au GTP au WASp GBD. Le PRD sert de site d'accueil pour plusieurs partenaires de liaison aux protéines qui contiennent un domaine SH3 tel que les tyrosine kinases des familles Src et Tec (Bunnell et al., 1996 ; Torres et Rosen, 2006) et la protéine adaptatrice Nck (Rivera et al., 2004 ; Barda-Saad et al., 2005). Enfin, après l'engagement du TCR et le recrutement de Cdc42 lié au GTP dans le WASp GBD, la région VCA libérée peut interagir à la fois avec l'actine monomère (via la région V) et avec le complexe protéique lié à l'actine Arp2/3 (via la région CA). ) qui travaillent ensemble pour stimuler la nucléation des filaments d'actine ramifiés (Figure 1B ; Symons et al., 1996 ; Miki et Takenawa, 1998 ; Blanchoin et al., 2000 ; Krause et al., 2000).

Dans les cellules T au repos, WASp est principalement présente dans une conformation auto-inhibée dans le cytoplasme, dans laquelle le domaine VCA interagit avec un patch hydrophobe situé dans le GBD (Figure 1B). Lors de la signalisation médiée par le TCR, la protéine associée à la kinase Zeta de 70 kDa (ZAP-70) est recrutée dans le TCR et activée. Par la suite, il phosphoryle la protéine leucocytaire contenant le domaine d'homologie 2 (SH2) de la protéine adaptatrice Src de 76 kDa (SLP-76) qui possède un site de liaison pour Nck et le facteur d'échange de nucléotides guanine Vav-1. Nck est associé de manière constitutive à WASp via le domaine SH3 C-terminal de Nck se liant au PRD de WASp (Rivero-Lezcano et al., 1995; Paensuwan et al., 2015). Ainsi, Nck agit comme un pont pour recruter WASp vers le complexe de signalisation SLP-76. En association avec SLP-76, Vav-1 assure la médiation de l'échange de Cdc42 liés au GDP et au GTP, les GTPases de la famille Rho. Cdc42 lié au GTP interagit ensuite avec le WASp GBD, libérant ainsi WASp de sa conformation auto-inhibée, permettant au VCA de se lier au complexe Arp2/3. Une fois lié au domaine VCA, Arp2/3 favorise la ramification de la polymérisation et du réarrangement de l'actine au site de contact lymphocytes T-APC (Zeng et al., 2003 ; Matalon et al., 2013). De plus, la tyrosine 291 dans WASp GBD peut être phosphorylée par les kinases de la famille Src Fyn et Lck (Badour et al., 2004; Torres et Rosen, 2006), qui interagissent avec le domaine WASp WH1 (Sato et al., 2011). La phosphorylation de la tyrosine 291 est essentielle pour l'activation de WASp (Cory et al., 2002; Badour et al., 2004). Ainsi, outre le recrutement de Cdc42 dans WASp, l’activation de WASp peut être indiquée par la phosphorylation de la tyrosine 291. Il est intéressant de noter que la phosphorylation de Y291 dans le domaine WASp GBD intervient également dans la dégradation de WASp par la calpaïne et la protéolyse du protéasome (Watanabe et al., 2013 ; Sun et al., 2019).

Initiation et suivi des voies de signalisation TCR

Suite à l'engagement du TCR par son ligand peptide-MHC (pMHC), le TCR et ses molécules de signalisation forment rapidement des microclusters où la signalisation est amplifiée et soutenue (Seminario et Bunnell, 2008 ; Choudhuri et Dustin, 2010). Le TCR est composé de l'hétérodimère TCRαβ se liant au pMHC associé de manière non covalente aux sous-unités de transduction de signal non variable CD3εγ, CD3εδ et CD3ζζ (Kane et al., 2000; Alarcón et al., 2003). Les chaînes TCRα et TCRβ ont des queues cytoplasmiques courtes sans capacité intrinsèque à médier la transduction du signal. En revanche, les molécules CD3 servent de transducteurs de signal en transférant les informations de liaison au TCR pMHC pour initier la transduction de signalisation (Hayes et al., 2003 ; Schamel et al., 2019). Chacune des sous-unités de signalisation CD3 possède des motifs d'activation à base de tyrosine d'immunorécepteur cytoplasmique (ITAM) (Reth, 1989), un présent dans CD3ε, CD3δ et CD3γ et trois dans CD3ζ. De plus, CD3ε possède une séquence riche en proline (PRS) (Gil et al., 2002) et le motif du récepteur kinase (RK) (Hartl et al., 2020), qui sont nécessaires pour réguler l'activation du TCR. Nous décrirons ces deux motifs significatifs dans la section suivante.

L'engagement des récepteurs des lymphocytes T entraîne une phosphorylation des résidus tyrosine dans les ITAM, créant des paires de phosphotyrosines, qui servent de sites d'accueil pour les protéines contenant des domaines SH2 telles que ZAP-70. Suite à la liaison du ZAP-70 aux ITAM, le ZAP-70 phosphoryle le LAT (lieur pour l'activation des cellules T). Le LAT phosphorylé recrute diverses enzymes et protéines adaptatrices pour former des complexes de signalisation multiprotéiques (Zhang et al., 1998). Récemment, les formines mDia1 et mDia3 jouent un rôle crucial dans la polymérisation de la F-actine, qui facilite la phosphorylation du LAT par ZAP-70 (Thumkeo et al., 2020). Le LAT phosphorylé peut se lier à la phospholipase Cγ1 (PLCγ1), à la phosphoinositide 3-kinase (PI3K), à la protéine 2 liée au récepteur du facteur de croissance (Grb2) et à l'adaptateur lié à GRB2 en aval de Shc (Gads). Gads sert de pont pour recruter le SLP-76 vers le phospho-LAT, où le SLP-76 est phosphorylé par le ZAP-70. Comme décrit ci-dessus, WASp est recruté dans SLP-76 via Nck, où WASp peut associer et activer Arp2/3 pour favoriser la formation de filaments d'actine (Wunderlich et al., 1999 ; Barda-Saad et al., 2005).

Une fois que les complexes de signalisation se sont formés, ils doivent activer quatre voies : la protéine kinase activée par le mitogène Ras/Rac (MAPK), la protéine kinase C (PKC), le facteur nucléaire de κB (NF-κB) et les voies de signalisation médiées par Ca2+. , comme la voie du facteur nucléaire des cellules T activées (NFAT). La voie Ras active la kinase activée par le récepteur extracellulaire (Erk), un membre de la famille des MAP kinases. L'Erk activé se déplace vers le noyau et phosphoryle son substrat Elk1. Phospho-Elk1 stimule alors la transcription de c-Fos, un composant du facteur de transcription la protéine d'activation 1 (AP-1). Parallèlement à la voie Ras, Rac est activé par Vav-1, générant ainsi Rac-GTP. Le Rac-GTP actif active une autre MAP kinase appelée kinase N-terminale c-Jun (Jnk). Une fois activée, Jnk phosphoryle ensuite c-Jun, le deuxième composant de AP-1 (Smith-Garvin et al., 2009 ; Conley et al., 2016).

PLCγ1 lié au phospho-LAT est phosphorylé par ZAP-70 et la kinase de la famille Tec Itk. Le PLCγ1 phosphorylé catalyse l'hydrolyse du phospholipide PIP2 de la membrane plasmique, générant deux produits de dégradation, le diacylglycérol lié à la membrane (DAG) et l'inositol 1,4,5-trisphosphate (IP3) (Rhee et Bae, 1997; Braiman et al., 2006). DAG conduit à l’activation de PKCθ, qui médie ensuite l’activation et la translocation nucléaire de NF-κB. IP3 stimule l’augmentation du Ca2+ intracellulaire, qui active ensuite le facteur de transcription NFAT pour se déplacer vers le noyau. Dans le noyau, les facteurs de transcription AP-1, NF-κB et NFAT se lient aux promoteurs de gènes spécifiques (Smith-Garvin et al., 2009). Dans la section suivante, nous discutons de la fonction de WASp dans la signalisation proximale du TCR.

LRRK2

La LRRK2 (Leucine-rich repeat kinase 2) est une protéine codée par le gène de même nom composé de 51 exons sur le chromosome 12. Elle comporte 2527 acides aminés possèdant plusieurs régions impliquées dans les interactions protéine-protéine, notamment un domaine de répétition riche en leucine, un domaine de répétition d'ankyrine et un domaine WD40 et deux domaines ayant une activité catalytique ; un domaine GTPase de la famille des protéines Ras of Complex (ROC) et un domaine kinase de la famille des tyrosine kinase like (TKL) . L'analyse de liaison et le clonage positionnel ont découvert des mutations LRRK2 associées à la maladie de Parkinson à transmission autosomique dominante La LRRK2 est fortement exprimée dans les cellules immunitaires périphériques, en particulier les monocytes . À leur tour, les monocytes eux-mêmes sont de plus en plus impliqués dans la pathogenèse de la maladie de Parkinson, en grande partie par le biais d'une dérégulation potentielle des voies inflammatoires immunitaires innées .

Maladie de Parkinson

En effet, des preuves convergentes suggèrent que les protéines familiales de la maladie de Parkinson pourraient moduler le risque en modifiant les réponses à l’invasion d’agents pathogènes (Sliter et al., 2018 ; Matheoud et al., 2019 ; Shutinoski et al., 2019). Le lien de LRRK2 avec les voies immunitaires inflammatoires innées est encore renforcé par les découvertes selon lesquelles les polymorphismes de LRRK2 augmentent également le risque de développer une maladie inflammatoire de l'intestin (Barrett et al., 2008 ; Franke et al., 2010). Des études fonctionnelles ont également mis en évidence le rôle important de LRRK2 dans l'élimination des agents pathogènes bactériens, tels que Salmonella typhimurium et Mycobacteria (Herbst et Gutierrez, 2019). Cette revue fournira une mise à jour sur le rôle de LRRK2 dans l'immunité innée et sur les manières possibles dont LRRK2 pourrait contribuer à la pathogenèse de la maladie.