Soutenance de thèse de AKYOL Ramazan
Titre de thèse
Décryptage des mécanismes cellulaires et moléculaires par lesquels les cDC1 promeuvent le contrôle immunitaire du cancer du sein
Deciphering the cellular and molecular mechanisms through which cDC1 promotes immune control of breast cancer
Résumé de la thèse
Les cellules dendritiques conventionnelles de type 1 (cDC1) sont des orchestratrices essentielles de l'immunité antitumorale. Leur abondance dans les tumeurs, est souvent corrélée à un meilleur pronostic clinique, y compris dans le cancer du sein (BC) et apparaît également cruciale pour l'efficacité des réponses aux immunothérapies. Cependant, chez certains patients, la présence de cDC1 intra-tumorales ne suffit pas à induire un contrôle immunitaire efficace, ce qui suggère l'existence de dysfonctionnements dépendants du contexte au sein du microenvironnement tumoral (TME).
Si la capacité des cDC1 à effectuer la présentation croisée d'antigènes tumoraux aux lymphocytes T CD8⁺ est bien établie, et participe donc à l'induction de réponses antitumorales efficaces, les autres mécanismes cellulaires et moléculaires par lesquels les cDC1 régulent l'immunité anti-tumorale demeurent encore mal caractérisés.
Afin d'explorer comment les cDC1 promeuvent le contrôle immunitaire dans le BC, nous avons utilisé un modèle murin permettant la déplétion constitutive et sélective des cDC1s (Xcr1-DTA, désigné ici comme cDC1-less), ainsi que plusieurs modèles murins de BC, incluant des sous-types Her2⁺ (NOP23) et triple-négatifs (TNBC) (E0771, MGTs). Nous avons démontré que les cDC1 sont essentielles au contrôle de la progression tumorale et à l'induction d'une infiltration robuste des lymphocytes T CD8⁺ et CD4⁺ dans la tumeur (TILs). En l'absence des cDC1, les TILs diminuent en nombre et présentent des altérations phénotypiques suggérant leur dysfonctionnement. Par ailleurs, la perte des cDC1 est associée à des modifications de l'architecture vasculaire tumorale, suggérant un rôle des cDC1 dans l'organisation vasculaire intra-tumorale.
Nous avions précédemment démontré que la signalisation intrinsèque par Stat1 dans les cDC1 était nécessaire pour le rejet des tumeurs NOP23 (Mattiuz et al., 2021). Afin de comprendre les mécanismes sous-jacents, nous avons développé un modèle original de souris chimères mixtes partielles de moelle osseuse permettant de comparer les cDC1 WT et les cDC1 déficientes pour Stat1 (Stat1-/-) et ce dans le même TME. Cette approche constitue un système robuste pour distinguer les régulations intrinsèques des influences extrinsèques sur les fonctions des cDC1 in vivo et peut être appliqué pour d'autres gènes candidats, dans des modèles de cancer où le contrôle tumoral n'est pas altéré par l'irradiation partielle des souris.
Enfin, pour explorer le potentiel thérapeutique d'activation des cDC1s et des cellules dendritiques plasmacytoïdes (pDC), nous avons testé dans un modèle de TNBC l'administration intra-tumorale d'une combinaison de ligands des récepteurs de reconnaissance immunitaire innée de la présence d'acides nucléiques dans les endosomes des DCs, TLR3 qui active en particulier les cDC1 et TLR9 les pDC. La bithérapie a significativement ralenti la croissance tumorale. De façon surprenante, l'effet bénéfique au traitement s'est révélé indépendant des cDC1, suggérant que des voies immunitaires alternatives peuvent être mobilisées par le traitement.
Ainsi, notre étude a mis en évidence les rôles multiples des cDC1 dans l'orchestration des réponses des lymphocytes T cytotoxiques et auxiliaires, l'organisation de la vascularisation intra-tumorale, et la promotion d'une surveillance immunitaire efficace. Ces résultats soulignent l'intérêt thérapeutique de cibler les cDC1, non pas uniquement pour leur capacité de présentation croisée d'antigènes, dans laquelle elles excellent, mais aussi pour leurs fonctions anti-tumorales. Ce travail révèle par ailleurs l'existence de mécanismes d'immuno-modulation indépendants des cDC1 dans le cancer du sein.
Thesis resume
Type 1 conventional dendritic cells (cDC1s) are pivotal orchestrators of anti-tumor immunity. Their abundance in tumors has been consistently correlated with favorable clinical outcomes, including breast cancer (BC), and is also crucial for effective responses to immunotherapies. However, in some patients, the presence of intra-tumoral cDC1s fails to trigger effective immune control, suggesting context-dependent dysfunctions within the tumor microenvironment (TME). While the ability of cDC1s to cross-present tumor antigens to CD8⁺ T cells is well established and contributes to the induction of effective anti-tumor responses, the other cellular and molecular mechanisms through which cDC1s regulate immunity remain incompletely understood.
To investigate how cDC1s promote immune control of BC, we used a specific mouse model enabling the specific and constitutive depletion of cDC1s (Xcr1-DTA, named here cDC1-less) and several mouse models of orthotopic implantation of syngeneic BC cell lines, including Her2+ (NOP23) and Triple-Negative (TNBC) subtypes (E0771, MGTs). We demonstrate that cDC1s are necessary for limiting tumor progression and for inducing robust infiltration of tumors by CD8⁺ and CD4⁺ T lymphocytes (TILs). In the absence of cDC1s, TILs not only decreased in number but also exhibited phenotypic alterations suggesting impaired functionality. Moreover, cDC1 loss was associated with changes in tumor vascular architecture, suggesting a role of cDC1s in shaping vascular organization in the tumor.
We previously demonstrated that intrinsic signaling by Stat1 in cDC1s is required for the rejection of NOP23 tumors (Mattiuz et al., 2021)). To elucidate the Stat1-dependent mechanisms operating within cDC1s, we developed an original mouse model of mixed partial bone marrow chimera allowing the comparison of WT and Stat1-deficient cDC1s within the TME. This approach provides a robust in vivo system to discriminate between intrinsic and extrinsic regulatory influences on cDC1 functions and can be applied to investigate the role of other candidate genes, in cancer models where the control of tumor growth is not impacted by the partial irradiation of the recipient mice.
Finally, to explore whether cDC1s and plasmacytoid dendritic cells (pDCs) can be therapeutically harnessed in a TNBC model, we tested the intra-tumoral administration of a combination of ligands for the innate immune recognition receptors of the presence of nucleic acids in the endosomes of DCs, TLR3 which activates in particular cDC1s and TLR9 pDCs. This bitherapy significantly delayed tumor growth. Interestingly, this beneficial effect was independent of cDC1s, suggesting that alternative immune pathways can be engaged by the treatment.
Altogether, our work highlights the multifaceted roles of cDC1s in coordinating cytotoxic and helper T cell responses, shaping the intra-tumoral vascular network, and promoting immune surveillance. These findings underscore the therapeutic relevance of targeting cDC1s, not solely for their antigen cross-presentation capacity, at which they excel, but also for their other antitumor functions. Moreover, this work reveals the existence of cDC1-independent mechanisms of immune modulation in breast cancer.