Soutenance de thèse de Nassim SALEM

La Leucémie Aigüe Myéloïde est une hémopathie maligne sévère touchant près de 3500 personnes en France, en particulier les sujets âgés. Malgré l’amélioration de la prise en charge, la survie à 5 ans reste en 2023 inférieure à 25%, ce qui en fait l’un des cancers au pronostic le plus sombre. À ce jour, l’allogreffe de cellules souches hématopoïétiques (Allo-CSH) demeure l'un des seuls traitements curatifs. A travers l’effet « Graft Versus Leukemia » (GVL) médié par le système immunitaire du donneur. Dirigé contre les blastes leucémiques, cet effet cytotoxique provoque une lyse des cellules tumorales restantes. Les lymphocytes T jouent un rôle majeur dans l’effet GVL. Cependant, par un mécanisme similaire, les lymphocytes T allogéniques peuvent lyser les tissus sains du receveur, dans le cadre d’un syndrome d’alloréactivité : la maladie du greffon contre l’hôte (« Graft Versus Host Disease », GVHD). Aussi, alors que la mortalité liée à la procédure de greffe a diminué ces dernières décennies, la rechute de LAM après allogreffe touche encore près de 50% des patients devenant ainsi la principale cause d’échec de l’allogreffe. Plus récemment, il a été rapporté que d’autres effecteurs immuns pouvaient médier un effet GVL sans déclencher de GVHD. En particulier, les cellules NK et les lymphocytes Tγδ (LTγδ) par leur mécanisme d'activation non restreint à la présentation antigénique par le complexe majeur d'histocompatibilité (CMH-1) et leur potentiel cytotoxique élevé semblent particulièrement intéressants. Aussi, leurs schémas d'activation légèrement différents suggèrent des capacités complémentaires voire synergiques lorsqu’utilisés conjointement. Afin de démontrer la faisabilité et l’efficacité d’un produit cellulaire composé de NK et de LTγδ, nous développons et validons un processus d'expansion combiné de ces deux sous-types, spécifique et efficace à partir de sang périphérique en utilisant des cellules supportrices irradiées. L'objectif de ma thèse est donc la mise au point d’une méthode d’expansion combinée de NK et LTγδ, sa validation et l’utilisation d’outils d’éditions génétiques pour proposer une plateforme cytotoxique modulable. Pour cela, nous avons tout d’abord évalué une méthode d’expansion in vitro, ses performances (taux d’expansion, pureté), nous avons étudié les caractéristiques phénotypiques du produit ainsi obtenu par cytométrie de masse. Nous avons obtenu, à partir de sang périphérique de volontaires sain et en utilisant des cellules supportrices irradiées, un produit cellulaire compatible en qualité et quantité avec une translation vers la clinique. Une étude fonctionnelle nous a permis de valider l’intérêt de l’approche combinée sur le plan des capacités cytotoxiques, que nous avons par la suite confirmé dans un modèle de transfert adoptif in vivo. Enfin, nous avons entrepris l’édition génétique du produit de thérapie cellulaire ainsi obtenu. Des outils innovants ont permis de lever les verrous technologiques existant et nos premiers résultats montrent qu’il est possible de rediriger les NK et de LTγδ expandus de manière combinée, vers une cible de manière précise et efficace. En somme, mes travaux de thèse montrent la faisabilité d’une plateforme d’expansion combinée NK et LTγδ. L’étude fonctionnelle confirme le potentiel cytotoxique envisagé par la caractérisation phénotypique. Le transfert adoptif in vivo prouve l’intérêt en terme de contrôle de la prolifération de blastes leucémiques et ouvre la porte à un développement vers la clinique. La possibilité d’éditer de manière performante les cellules suggère un modèle de plateforme cytotoxique modulable et utilisable en conditions allogénique, potentiellement dans de nombreuses pathologies.

Acute myeloid leukemia is a severe hematological malignancy affecting nearly 3,500 patients in France, particularly elderly patients. Despite improvements in disease management, 5-year survival in 2023 was still less than 25%, making it one of the darkest cancers in terms of prognosis. To date, allogeneic hematopoietic stem cell transplantation (Allo-HSCT) remains one of the only curative treatments through the "Graft Versus Leukemia" (GVL) effect mediated by the donor's immune system. Directed against leukemic blasts, this cytotoxic effect causes lysis of the remaining tumor cells. T lymphocytes play a major role in the GVL effect. However, by a similar mechanism, allogeneic T lymphocytes can lyse the recipient's healthy tissues, as part of an alloreactivity syndrome: Graft Versus Host Disease (GVHD). And while graft-related mortality has declined in recent decades, relapse of AML after Allo-HSCT still affects almost 50% of patients, making it the main cause of failure. More recently, it has been reported that other immune effectors can mediate a GVL effect without triggering GVHD. In particular, NK cells and Tγδ lymphocytes (LTγδ), with their activation mechanism unrestricted by the antigenic presentation of the major histocompatibility complex (MHC-1) and their high cytotoxic potential, seem of particular interest. Also, their slightly different activation patterns suggest complementary or even synergistic capabilities when used in combination. To demonstrate the feasibility and efficacy of a cellular product composed of NK and LTγδ, we developed and validated a process for the combined, specific and efficient expansion of these two subtypes from peripheral blood using irradiated carrier cells. The aim of my thesis was thus to develop a combined NK and LTγδ expansion method, validate it and employ genetic editing tools to offer a modular cytotoxic platform. To this end, we first evaluated an in vitro expansion method and its performance (expansion rate, purity), and assessed the phenotypic characteristics of the resulting product by mass cytometry. Using peripheral blood from healthy volunteers and irradiated feeder cells, we obtained a cell product compatible in quality and quantity with translation to the clinic. A functional study enabled us to assess the cytotoxic potential of the combined approach, which we subsequently confirmed in an in vivo adoptive transfer model. Finally, we undertook the genetic editing of the resulting cell therapy product. Innovative tools have enabled us to overcome existing technological hurdles, and our initial results show that it is possible to redirect expanded NK and LTγδ cells in a combined manner, towards a target in a precise and effective manner. In all, my thesis work demonstrates the feasibility of a combined NK and LTγδ expansion platform. The functional study confirms the cytotoxic properties foreseen by the phenotypic characterization. In vivo adoptive transfer reveals the potential for leukemic blasts proliferation inhibition and thus paves the way for further clinical developments. The possibility of high-performance cell editing suggests a modular cytotoxic platform model that can be used under allogeneic conditions, potentially in a wide range of malignancies.