immunologie et immunothérapie des cancers

1. IMMUNOLOGIE et IMMUNOTHERAPIE
DES CANCERS
Pr Sakhri selma
Service Oncologie Médical – Algérie-

2. LA CANCÉROGÉNÈSE
• Nombreux mécanismes
• Dans cet exposé nous nous intéresserons uniquement à
ceux qui rendent le système immunitaire inefficace
– Insensibilité de la tumeur à des signaux de mort
délivrés par les lymphocytes
– Echappement de la tumeur à la réponse immune par
• Non expression d’un caractère anormal de la tumeur pour
échapper au SI (système Immunitaire). (C’est une stratégie
comparable à celle des virus).
• Inhibition par la tumeur des lymphocytes susceptibles de la
détruire. (en corollaire activation des Treg).

3. Caractéristiques des cellules cancéreuses
(Hanahan, Cell, 2011)
• Anciennes
prolifération résistance
à l’apoptose
induction d’angiogénèse
immortalité
capacité d’invasion
pouvoir métastatique
• Nouvelles
résiste à la destruction par le système immun.
induit une inflammation chronique stimulant la prolifération

4. L’IMMUNITÉ JOUE UN RÔLE DANS LE CANCER
• Certains déficits immunitaires favorisent l’émergence de
cancers (surtout les cancers viro-induits)
– Modèles animaux
– Déficits humains
• Congénitaux (réponse cellulaire et NK)
• Acquis : SIDA,
• les TTT immunosuppresseurs dans les greffes d’organes X 7.1 le risque !
• Chediak –Higashi et défaut d’activité des NK
• La réponse immune anti cancer existe :
– Vaccination préventive (chez l’animal, puis chez l’homme dans
cas particulier (K col et papillomavirus)
– "Vaccination thérapeutique" = immunothérapie en complément
aux TTT classiques.

5. Principe de la vaccination pour démontrer
l’intérêt de la réponse immune anti tumorale
Tumeur
Cellules Tumorales
vivantes
Cellules Tumorales
tuées
Lymphocytes
T
Il s’agit de modèles experimentaux sans application actuelle en médecine )

6. Le concept d’immuno surveillance immunitaire
• Paul Ehrlich 1909: the immune system
might repress a potential overwhelming
frequency of carcinomas
ou la règle des 3 E :
Elimination continue des cellules tumorales au fur et à
mesure de leur apparition
Equilibre : les cellules tumorales sont présentes mais sous
contrôle sans être physiquement éliminées.
Exp de tumeur chimioinduites chez la souris par un
cancérigène à forte dose. A faible dose pas de tumeur, mais
si on déplète la souris en T CD8 => la tumeur apparait.
Echappement : le système immunitaire n’élimine ni
ne contrôle plus la proliferation :
la tumeur gagne

7. Le concept d'immuno surveillance
remis en question
o Si le Syst. Immunitaire est défaillant, il doit y avoir une
incidence plus grande de tumeurs spontanées ou induites
o Les premières approches (souris thymectomisées à la
naissance, rendues immuno-incompétentes par des agents
pharmacologiques ou du sérum anti-lymphocytaires ou de
souris athymiques nudes) n'ont pas permis d'obtenir de
résultats consensuels :
 plus grande fréquence de tumeurs viro-induites (qui reflètent la plus
grande susceptibilité aux infections et en particulier aux virus
transformants) et de lymphomes (pouvant refléter une prolifération
chronique lymphocytaire, une augmentation des mutations et donc une
augmentation du risque de transformation).
 Par contre ni la fréquence ni la latence d'apparition ni la vitesse de
développement des tumeurs carcino-induites ne sont différentes entre
souris nudes et souches sauvages.
 Doutes sur l’existence d’antigènes tumoraux
o L'immunosurveillance est un
o mécanisme complexe et hétérogène qui
requiert l'action combinée des différents
acteurs immunitaires et qui dépend du
type cellulaire tumoral, du mécanisme de
transformation, de la localisation
anatomique de la tumeur.
o Actuellement, on considère que le
système immunitaire
 prévient la formation de tumeurs
 mais également favorise l’émergence
ou sélectionne des variants tumoraux
d’immunogénicité réduite.
o Il s’agit donc d’une vue plus large des
interactions système immunitaire-tumeur
prenant en compte à la fois les effets
protecteurs pour l’hôte et les effets
modifiant la tumeur.

8. CHEZ L’HOMME
oLes patients immuno déficients ou
traités par des immunosuppresseurs
présentent-ils plus de cancers que les
sujets sains ?
oExiste-t-il une corrélation entre
l'infiltration lymphocytaire tumorale et la
survie des patients ?
oLes patients cancéreux peuvent-ils
développer des réponses immunes
contre la tumeur ?
Le suivi épidémiologique
oLe suivi à long terme de ces patients a montré
effectivement une augmentation importante de la
fréquence des cancers.
oCertains de ces cancers (lymphomes non
Hodgkiniens, sarcomes de Kaposi, carcinomes
génito-urinaires) sont d'origine virales (Epstein-Barr
virus, herpes virus 8, papilloma virus).
oD'autres n'ont pas d'étiologie virale apparente :
augmentation de l’incidence de mélanomes
malins (2 à 4x) et de sarcomes non Kaposi (3x)
chez les transplantés
transplantés cardiaques : incidence 25x de
cancers pulmonaires
aussi augmentation d'autres cancers (colon,
vessie, rein, tumeurs endocrines)

9. Les corrélations entre l'infiltration lymphocytaire et la
survie
o L'infiltration lymphocytaire dans les tumeurs est
corrélée positivement avec la survie
o Dans les mélanomes malins (500 patients), les
patients dont la tumeur est infiltrée par de nombreux
lymphocytes ont une survie 1.5 à 3 fois plus
importante que les patients sans infiltration.
o idem pour les cancers du sein, de la vessie, du colon,
de la prostate (3400 patients).
Le développement d'une réponse
immune contre la tumeur
o Il existe de très nombreux antigènes
tumoraux qui ont des propriétés
immunogéniques.
o Ils sont reconnus par les lymphocytes
CD4 et CD8.
o idem pour les anticorps.
CHEZ L’HOMME

10. Mais…si l'immuno surveillance existe,
pourquoi y a t-il des cancers chez les individus
immunocompétents ?

11. Si l'immunosurveillance existe, pourquoi y a t-il des cancers chez les
individus immunocompétents ?
o Le système immunitaire exerce une pression de sélection sur les tumeurs
et favorise la sélection de variants qui ont une meilleure chance de survie
dans un environnement immunitaire intact :
 Les tumeurs qui surviennent dans un environnement immunitaire intact sont
globalement moins immunogéniques que les tumeurs survenant en l'absence de
système immunitaire.
 Le système immunitaire "sculte" les tumeurs en éliminant les cellules tumorales
fortement immunogènes mais en laissant les cellules tumorales variantes (moins
immunogènes ou ayant acquis des mécanismes de résistance à l'attaque immune).
 très probablement favorisé par l'instabilité génétique des tumeurs
• présentation antigénique déficiente par perte du processing ou
anomalies du CMH ( complexe majeur d’histocompatibilité)
• anomalies du IFNR et de la voie de signalisation
o survient vraisemblablement tôt au cours de l'histoire naturelle des cancers
de sorte que les tumeurs devenues apparentes cliniquement ont
(probablement) déjà été façonnées par le système immunitaire.

12. LE CONCEPT DE CANCER IMMUNOEDITING
o Le système immunitaire à donc une double fonction : protéger l'hôte et "façonner les
tumeurs".
o L'immuno surveillance implique seulement une fonction de protection du système
immunitaire et le terme plus général de "cancer immunoediting" est actuellement
proposé.
o 3 étapes : élimination – équilibre - échappement

13. La phase d'élimination
o Quand la tumeur grossit, elle envahit les
tissus environnants
o Cela nécessite un apport sanguin obtenu
par la fabrication de néo vaisseaux grâce à la
sécrétion de molécules angiogéniques.
o L'envahissement tissulaire entraîne des
signaux inflammatoires qui attirent les cellules
du système immunitaire non spécifique
(macrophages, NK, NKT, T, cellules
dendritiques).
o Ces cellules reconnaissent des structures à
la surface des cellules cancéreuses et sont
activées pour produire de l'IFN-

14. La phase d'élimination
o L'IFN- a plusieurs effets :
 anti-prolifératif et apoptotique sur les
cellules tumorales
 induction de chimiokines par les cellules
tumorales et le tissu environnant sain
(MIG IP-10, I-TAC) qui recrutent encore
plus de cellules NK et de macrophages
o NK et macrophages s'activent
réciproquement par la production d'IFN- et d'IL-
12. Cette activation leur permet de tuer les
cellules tumorales (TNF, perforine, dérivés
oxygénés)
o Les chimiokines ont aussi une action
angiostatique et bloquent la formation de
nouveaux vaisseaux ce qui amplifie la mort des
cellules tumorales.

15. La phase d'élimination
o Les débris cellulaires sont ingérés par
les cellules dendritiques présentes
localement qui vont ensuite migrer vers les
ganglions
o Dans le ganglion, les cellules
dendritiques activent les cellules CD4 Th1
(sécrétrices d'IFN) spécifiques qui facilitent
le développement des cellules CD8
cytotoxiques tumeurs-spécifiques.
o Ces lymphocytes spécifiques CD4 et
CD8 migrent vers la tumeur et les
lymphocytes CD8 détruisent les cellules
tumorales exprimant les antigènes
tumoraux.

16. La phase d'équilibre
o Les cellules tumorales qui ont échappé au système immunitaire et le système
immunitaire entrent dans une phase d'équilibre.
o Dans cette phase le système immunitaire exerce une pression suffisante sur la
tumeur pour la contenir.
o Durant cette phase de sélection "Darwinienne", la plupart des variants initiaux
sont probablement détruits mais de nouveaux variants émergent
continuellement.
o Cette phase pourrait durer des années.

17. La phase d'échappement:
o Les variants qui ont réussi à échapper
au système immunitaire soit en
échappant à sa détection soit en
devenant résistants finissent par
proliférer de manière incontrôlée et
aboutissent à une tumeur cliniquement
observable.

18. Mais…quels sont les mécanismes d’échappement ?
• La tumeur :
– résiste à l’apoptose induite par les lymphocytes T
CD8
– inhibe la production de cytokines anti tumorales
– produit des cytokines inhibitrices de
l’immunité
TGF et IL- 10 et IDO actives sur les CPA et les T
CD8
– exprime FasL qui entraine la mort des lymphocytes
– Induit des Treg
– Diminue l’expression de MICAnécessaire pour
activer les NK

19. LES APPLICATIONS CLINIQUES ?

20. Escudier, Ann Oncol., vol 23, suppl8, 2012
Régression spontanée de tumeur
Quelle est la part du système immunitaire ?

21. Ne pas confondre
• Antigène associé aux tumeurs AAT (TAA en anglais)
 Molécules (protéines) produites par la tumeur +ou –
spécifiques de celle-ci.
 Cibles potentielles d’une réponse immune spontanée
et
Marqueurs tumoraux (souvent dits antigènes….)
Molécules (protéines) produites par la tumeur et
des tissus sains
Dosables dans le sang mais rarement utiles au
diagnostic (sauf hcg) mais utiles pour la surveillance
du TTT.
Tissulaires intérêt diagnostique (anapath)

22. Antigènes des tumeurs (TAA)
Cas particulier d’un Ag viral
exprimé par la cellule que le virus a transformé :
ex : Ag E6 ou E7 du HPV (K du col)
•Molécule normale devenue anormale
(dès lors reconnue comme étrangère par le SI).
• Mutation créant des néo-épitopes ex : p53
• Modifications post traductionnelle
• (altérations de la glycosylatio) ex : MUC1
• Expression hors d’un site privilégié ex : NY-ESO-1
•Mais aussi surexpression d’une molécule normale

23. O. Finn, N. Eng. J. Med., 2008
Les 3 grands types de TAA
Les peptides d’intérêt

24. L’immunosurveillance repose sur :
• Les NK (cellule tueuse)
• Les T CD8 (cellule cytotoxique)
• Les IKDC (Ifn producing Killer Dendritic Cells)
• Les B (ADCC : cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante des
anticorps )via leur production d’anticorps)
• Les médiateurs (très nombreux) produits par les T
– MAF activateur des macrophages
– IFNg activation des NK
– IL-2 activation des T et NK
– TNF (ciblent la tumeur et les vaisseaux environnants)
– Et …… bcp d’autres

25. LE RÔLE DES TILS
CD8
CD4
ganglion
CD
TILS :
Lymphocytes Infiltrant la Tumeur
CD8
Tissu sain Tumeur Cellule tuée

26. Pronostic en fonction de l’infiltrat cellulaire peri
et intra tumoral (1)
• Présence de CPA : ( cellule présentatrice d’antigene)
– Bénéfique si ce sont des CD matures
O. Finn, N. Eng. J. Med., 2008

27. Pronostic en fonction de l’infiltrat
cellulaire peri et intra tumoral (2)
• Présence de TILs (Tumor Infiltrating Lymphocytes)
– Bénéfique, si :
• CD8 (parce que cytotoxiques)
–Néfaste, si :
• Th17 (parce que proinflammatoires)
• Treg (parce qu’immunosuppresseurs)

28. Les Tils : T CD8 et NK
NK
CD8
CD8
NK
Si la tumeur exprime HLA I
Les CD8 sont opérationnels
Si la tumeur n’exprime pas HLA I
pour échapper au CD8
Les NK deviennent opérationnels
En résumé la tumeur doit exprimer un niveau faible de molécules HLA
de classe I pour échapper aux T CD8 et aux NK

29. L’IMMUNITÉ INNÉE JOUE ELLE AUSSI UN RÔLE.
La mutation de TLR4 en position 299 diminue la capacité de présentation de cellules
tumorales tuées par chimio et irradiation dans le cancer du sein et en conséquence la
réponse du système immunitaire
Apetoh, Nat Med, 2007

30. Et la réponse humorale !
Les anticorps anti TAA existent même chez le sujet sain :
1% des individus
Ils ciblent des TAA localisés :
Dans le cytoplasme : 40% (donc inaccessibles)
Dans le noyau : 25% (donc inaccessibles)
A la membrane cellulaire : 20% (donc accessibles)
Extra cellulaires (solubles) : 10% (donc inefficaces)
Sont ils capables de tuer les cellules ?
Avec l’aide du complément : probablement non !
En permettant l’ADCC des NK : probablement oui !

31. L’AUTOIMMUNITÉ :
Une réponse spontanée inadaptée
• Syndrome para-neoplasique autoimmun révélateur d’un
K ; par exemple : anti onco-neuronaux et K du poumon à
petites cellules. La maladie autoimmune (svt grave)
perdure même après éradication complète de la tumeur.
Un effet secondaire inattendu du TTT
immunostimulant
• Le TTT immunostimulant du mélanome peut entrainer
l’apparition d’un vitiligo
• Le TTT immunostimulant par IL-2 peut induire une
thyroïdite

32. Before treatment After treatment
Figure 3. Developn1ent of vitiligo in patient with metastatic melanoma
following therapy with ipilimumab 10 n1g/kg in an expanded access

33. Les applications cliniques : l'immunothérapie
NEJM 2008; 358, 25

34. IMMUNOTHÉRAPIE
Passive
• Cytokines adjuvantes IL2, IFNg
• Anticorps monoclonaux ciblant directement la tumeur
– ex anti CD20 dans les lymphomes
• Anticorps ou autre thérapeutique ciblant les Treg ????
Active
• Vaccination directe avec la tumeur (tuée) trop risqué
• CPA (CD) du patient "chargées en peptides" ex vivo et réinjectées au
patient pour stimuler els bons lymphocytes T (CD8). C’est un TTT
personnalisé parce que :
a chaque patient ses antigènes tumoraux avec leurs particularités
propres
a chaque patient ses cellules CPA (ou éventuellement T produits
ex vivo) pour respecter la restriction au CMH

35. L’immunotherapie a plusieurs
objectifs
• Sélectionner et activer de nouvelles cellules T (donc des
naïves)
• Réorienter la réponse de cellules mémoires anergiques
ou même régulatrices (suppressives) pour en faire des
cytotoxiques.
• Le rôle essentiel est dévolu au cellules dendritiques qui
doivent initier une réponse efficace (plutôt Th1 et pas
Treg)

36. L’immunothérapie active est un
adjuvant des TTT classiques
• Peu de résultats très significatifs mais des signaux
d’induction de rejet de la tumeur
• Exemple : Sipuleucel T (cellules dendritiques autologues
chargées avec une protéine recombinante PAP/GM-CSF) et cancer de
la prostate
pas de régression tumorale franche , mais
allongement de la survie
• Perspectives nouvelles : Combinaison vaccin et
chimiothérapie immuno suppressive anti Treg

37. Les cellules dendritiques
• Elle sont produites à partir de précurseurs sanguins
du patient lui même
• Elles sont cultivées en présence de divers facteurs
pour acquérir les bonne propriétés
– GM-CSF, IFN-a, IL-4, ou IL-15
– Si leur phénotype est immature elles entrainent la
production de Treg et favorisent la croissance de la
tumeur !
• Elles sont chargées en peptides vaccinaux
• Puis injectées au patient

38. Un schéma d’immunothérapie anti
cancéreuse
Monocytes
+ GmCSF
+ cytokinesCellules dendritiques
Cellules dendritiques
Chargées d’antigènes
Biopsie
tumeur
Cellules
tumorales
antigènes
tumoraux

39. Wolchok, Ann Oncol., vol 23, suppl8, 2012
Immunostimulation non spécifique

40. Anticorps thérapeutiques
• Contre la tumeur ou son environnement
– TAA,
– récepteur,
– vaisseaux, ..
– Les Tregs
– L’activation des T
• (Ac dits immunostimulants en fait ils sont inhibiteurs de
la désactivation physiologique)

41. A revised mechanism of action of Trastuzumab
ErbB2+ breast
cancer
FcRy+
cell
(1+2)
Trastuzumab recruits Fe
receptor expressing cells
such as NK cells
(3)
ADCC (or HER2 signaling
blockade) causes cell death
and the release of
"death signais" such as
HMGB-1, which triggers
the activation of Antigen
presenting cells (APC)
(4) As a result CD8-dependent adaptive anti-tumor immunity is
generated
M Smyth, Cancer Ce/12010
HMGB-1 =High Mobility Group Box 1 Protein

42. Un exemple : le mélanome
• Ag Associés aux Tumeurs décelés très tôt
• Régression spontanée possible
• Dépigmentation auto immune ( vitiligo) signe
d’une réponse immune
• Traitements par IL2, TIL, LAK, ..
• Critères connus de prédiction de réponse:
séquences hypo méthylées

43. IMMUNOPRÉVENTION
• Rôle protecteur de certaines maladies
infectieuses de l’enfance et risque de
développer un cancer
• Vaccins anti viraux dans la prévention des
cancers viroinduits

44. Vaccin préventif
• Cas particulier des tumeurs viro-induites
• La réponse immune peut agir très en amont en
éradiquant les cellules infectées avant qu’elles
ne deviennent anormales (malignes)

45. CONCLUSIONS
o De nombreux progrès en matière d'immunobiologie des tumeurs et du
fonctionnement du système immunitaire ont été réalisés au cours des dernières
années. La démonstration que des tumeurs peuvent régresser parfois
complètement sous stimulation immunitaire appropriée confirme qu'il est possible
de traiter les cancers par la manipulation du système immunitaire.
o Néanmoins, ces résultats restent rares et les échecs peuvent être dus à
l'inadéquation des méthodes utilisées (nombre insuffisant de lymphocytes dans les
tumeurs, nécessité de générer à la fois des lymphocytes CD4 et CD8, la survie et
l'efficacité de ces derniers nécessitant des facteurs sécrétés par les CD4) mais aussi
aux capacités d'échappement des cellules cancéreuses.
o Un des challenges actuels est de mieux comprendre les mécanismes par
lesquels les cellules tumorales deviennent réfractaires au système immunitaire.