Soutenance de thèse de FERNEZ GAY-PARA Téo
Titre de thèse
Implication des cellules NK PD-1+ dans la réponse aux immunothérapies αPD-1 dans les cancers de l'endomètre
Role of PD-1+ NK cells in the response to anti-PD-1 immunotherapy in endometrial cancer
Résumé de la thèse
Contexte : La prise en charge des patientes atteintes d'un carcinome de l'endomètre (CE) métastatique demeure un défi malgré le bénéfice de survie apporté par l'immunothérapie αPD-1. Bien que le statut dMMR guide la sélection des patientes, il ne suffit pas à expliquer l'ensemble des réponses observées. Il existe donc un besoin critique d'identifier des biomarqueurs prédictifs permettant de discriminer les patientes répondeuses des non-répondeuses. L'infiltrat immunitaire tumoral influence fortement la progression de la maladie et permet d'affiner la classification pronostique moléculaire. Au sein de cet infiltrat, nous avons identifié une sous population atypique de cellules natural killer (NK) exprimant le récepteur inhibiteur PD-1 (NK PD-1⁺). Le paradigme actuel attribue principalement l'inhibition immunitaire médiée par PD-1 aux lymphocytes T CD8⁺, le blocage du checkpoint restaurant l'activité antitumorale médiée par les cellules T. Cependant, de nombreuses tumeurs présentent une perte d'expression du CMH de classe I et/ou une faible charge en néoantigènes, altérant la reconnaissance par les lymphocytes T CD8⁺ tout en maintenant une forte expression de PD-L1. De manière intéressante, certaines de ces tumeurs demeurent sensibles au blocage PD-1/PD-L1. Ce paradoxe fournit un rationnel solide pour étudier la contribution des cellules NK PD-1⁺ à la réponse au blocage αPD-1 dans le carcinome de l'endomètre.
Méthodes : Nous avons analysé des échantillons préthérapeutiques issus de 23 patientes atteintes de CE incluses dans l'essai GC-BIO-IPC 2013-010, avec un suivi médian de 16 mois. La classification moléculaire — POLE, MSI-H, NSMP, CNH — était disponible pour l'ensemble des cas. Un phénotypage immunitaire haute dimension a été réalisé par cytométrie de masse (CyTOF), à l'aide d'un panel de 35 marqueurs sur les lymphocytes infiltrant la tumeur. La caractérisation spatiale a été conduite sur coupes tumorales FFPE par microscopie confocale spectrale avec un panel de 12 marqueurs. Enfin, des tests fonctionnels ont permis d'évaluer l'impact du blocage anti-PD-1 sur les fonctions cytotoxiques des cellules NK primaires PDCD1-transduites.
Résultats : Les cellules NK PD-1⁺ sont enrichies dans le compartiment intratumoral des patientes atteintes de CE. Une fréquence basale élevée de NK PD-1⁺ identifie les patientes de pronostic favorable. Cette population co-exprime le récepteur inhibiteur TIGIT et est associée à un microenvironnement tumoral enrichi en lymphocytes T CD8⁺. In vitro, le blocage anti-PD-1 restaure les fonctions cytotoxiques des cellules NK PD-1⁺ contre des cellules tumorales cibles PD-L1⁺.
Conclusions : Ce travail vise à soutenir le développement de nouvelles stratégies d'immunothérapie fondées sur l'identification et la caractérisation fonctionnelle des cellules NK PD-1⁺. À terme, cette sous population atypique pourrait représenter un biomarqueur prédictif de réponse à l'immunothérapie anti-PD-1, ainsi qu'une cible thérapeutique potentielle dans le carcinome de l'endomètre.
Thesis resume
Background: Treating patients with metastatic endometrial carcinoma (EC) remains challenging despite the survival benefit conferred by αPD-1 immunotherapy. While dMMR status guides patient selection, it fails to fully predict which patients will achieve durable clinical benefit. There is therefore a critical need for predictive biomarkers to discriminate responders from non-responders. The tumor immune infiltrate strongly influences disease progression and refines molecular prognostic classification. Among this infiltrate, we identified an atypical subset of natural killer (NK) cells expressing the inhibitory receptor PD-1 (NK PD-1⁺). The prevailing paradigm attributes PD-1–mediated immune inhibition primarily to CD8⁺ T cells, with checkpoint blockade restoring T-cell–mediated antitumor activity. However, many tumors exhibit MHC class I loss and/or low neoantigen burden, impairing CD8⁺ T-cell recognition, while maintaining high PD-L1 expression. Interestingly, some of these tumors remain responsive to PD-1/PD-L1 blockade. This paradox provides a strong rationale to investigate the contribution of NK PD-1+ cells to the response to PD-1 blockade in endometrial carcinoma.
Methods: We analyzed baseline samples from 23 EC patients enrolled in the GC-BIO-IPC 2013-010 trial, with a median follow-up of 16 months. Molecular classification (POLE, MSI-H, NSMP, CNH) was available for all cases. High-dimensional immune profiling was performed by mass cytometry (CyTOF) using a 35-marker panel on tumor-infiltrating lymphocytes. Spatial characterization was conducted on FFPE tumor sections using spectral confocal microscopy with a 12-marker panel. Functional reinvigoration of NK PD-1⁺ cells by checkpoint blockade was assessed in vitro using lentiviral PDCD1-transduced primary NK cells co-cultured with PD-L1⁺ tumor targets.
Results: NK PD-1⁺ cells are enriched in the intratumoral compartment of EC patients. High baseline NK PD-1⁺ frequency identifies patients with favorable prognosis. This population co-expresses the inhibitory receptor TIGIT and is associated with a CD8⁺ T cell-enriched tumor microenvironment. Anti-PD-1 blockade restores NK PD-1⁺ cytotoxic function against PD-L1⁺ tumor targets in vitro.
Conclusions: This work aims to support the development of novel immunotherapeutic strategies based on the identification and functional characterization of NK PD-1⁺ cells. Ultimately, this atypical NK cell subset may represent a predictive biomarker of response to PD-1 blockade and a potential therapeutic target in endometrial carcinoma.