Role of type III interferon and myeloid dendritic cells in anti-tumour immune response
Etude du rôle des Interférons de type III dans le microenvironnement tumoral
Résumé
To protect itself from bacterial or viral infections, but also to prevent tumor development, the organism sets up immune responses. The immune system is composed of molecules and cells involved in the innate and adaptive immune system. The first actors involved in host defense are NK cells, monocytes, macrophages and granulocytes which include neutrophils. The innate immune response quickly controls the proliferation of any pathogens or abnormal cells in a non-specific way. On the contrary, the adaptive immune response is specific and comes later after the detection of an abnormality. However, for an appropriate immune response a link must be made between innate and adaptive immune system. This link is made by antigen-presenting cells (APC) and dendritic cells (DCs) belong to this category. There are different DC subsets. The five main subsets are: type 1 and type 2 conventional dendritic cells (cDC1 and cDC2), Langerhans cells (LC), monocyte-derived DCs (monoDC) and finally, plasmacytoid dendritic cells (pDCs). pDCs have three immunostimulatory properties: antigen presentation, direct cytotoxicity, and type I interferons (IFN-I) production. IFN-I are known for their antiviral properties, but also for their ability to increase the actions of other immune cells. IFN-I are therefore of major importance in the antitumor response. However, pDCs are often inhibited by different elements of the tumor microenvironment (TME), such as TGF-β, and no longer produce IFN-I. Some new immunotherapies aim to activate pDCs to allow the restoration of their IFN-I production. Although these strategies induce good immune responses, the toxicity of these treatments are still too high to be validated. It is therefore important to develop new immunotherapy strategies to activate tumor-associated pDCs (TA-pDCs) to increase their production of IFN-I, while reducing the toxic effects of the treatment. Our team has demonstrated that the presence of type III IFN (IFN-III) in breast tumors is associated with a good prognosis. IFN-III is the most recently discovered family of cytokines and includes IFN-λ1, IFN-λ2, and IFN-λ3, also known as IL-29, IL-28B, IL-28A. IFN-III interact with the IFNλR receptor, a heterodimer composed of the IL-28Rα and IL-10Rβ chain. Therefore, my phD project aimed to (1) determine which immune cells respond to IFN-III, (2) determine the impact that IFN-III has on the cells that respond in terms of functionality. During my phD we were able to determine that pDCs are the cells that respond best to IFN-III. IFN-III increases pDC survival, but also increases activation markers on pDCs such as CD80, CD86, HLA-DR, and PD-L1. We were also able to determine that IFN-III very strongly increases IFN-I secretion via TLR7 stimulation. Finally, we wanted to know if this strong secretion of IFN-I was maintained in the presence of TGF-β, a cytokine that inhibits pDCs. Adding IFN-III pDCs culture prevents the inhibition of TGF-β. Our team had also demonstrated that cDC1 were the only IFN-III producing cells in the TME. By analyzing the localization of pDCs and cDC1 on breast tumor sections stained with immunofluorescence techniques, we were able to observe that around 8 pDCs are located within a radius of 100 µm from a cDC1. Hence, TA-pDCs could benefit from IFN-III secreted by cDC1 to increase their capacity to produce IFN-I. In conclusion, our results (1) highlight the mechanisms involved to increase IFN-I secretion by pDCs after IFN-III stimualtion and, (2) reinforce the possibility of using IFN-III as immunotherapy, because they could restore TA-pDCs IFN-I production that are inhibited in the TME.
Pour se protéger des infections mais aussi pour empêcher le développement tumoral, l’organisme met en place une réponse immunitaire. Le système immunitaire est composé de cellules impliquées dans la réponse immunitaire innée et adaptative. Les premiers acteurs engagés dans la défense de l’hôte sont les cellules NK, macrophages et les granulocytes. La réponse immunitaire innée permet de contrôler rapidement tous pathogènes ou cellules anormales de façon non spécifique. Au contraire, la réponse immunitaire adaptative est quant à elle spécifique et arrive plus tardivement après la détection d’un corps étranger. Cependant, pour une réponse immunitaire approprié un lien doit être fait entre les cellules de l’immunité innée et adaptative. Ce lien est fait par les cellules présentatrices d’antigène (APC) dont font partie les cellules dendritiques (DCs). Il existe différentes populations de DCs. Les cinq grandes familles de DCs sont : les cellules dendritiques conventionnelles de type 1 (cDC1) et de type 2 (cDC2), les cellules de Langerhans (LC), les DCs dérivées de monocytes (monoDC) et enfin, les cellules dendritiques plasmacytoides (pDCs). Les pDCs sont connues pour leur production d’interférons type I (IFN-I). Les IFN-I sont connus pour leurs propriétés antivirales, mais aussi pour leur capacité à augmenter les actions des autres cellules immunitaires. Cependant les pDCs sont souvent inhiber par différents éléments du microenvironnement tumoral (TME), tel que les TGF-β, et ne produise plus d’IFN-I. Certaines nouvelles immunothérapies visent à activer les pDCs pour permettre la restauration de leurs production d’IFN-I. Bien que ces stratégies induisent de bonnes réponses immunitaires, la toxicité de ces traitements sont encore trop élevés pour qu’ils puissent être validés. Il est donc important de développer de nouvelles stratégies d’immunothérapies visant à activer les pDCs associée aux tumeurs (TA-pDCs) pour augmenter leurs production d’IFN-I, tout en diminuant les effets toxiques du traitement. Notre équipe a démontré que la présence d’IFN de type III (IFN-III) dans les tumeurs de sein était associé avec un meilleur prognostique. Les IFN-III est la famille de cytokines la plus récemment découverte et comprend IFN-λ1, IFN-λ2, et IFN-λ3. IFN-III interagissent avec le récepteur IFNλR. Mon projet de thèse avait donc pour objectif de (1) déterminer quelles cellules immunitaires répondent aux IFN-III, (2) déterminer l’impact que les IFN-III ont sur les cellules qui répondent en termes de fonctionnalité. Au cours, de ma thèse nous avons pu déterminer que les pDCs sont les cellules qui répondent le plus fortement aux IFN-III. Les IFN-III augmentent la survie des pDCs, mais augmente aussi la présence de marqueurs d’activation des pDCs. Nous avons aussi pu déterminer que les IFN-III augmente très fortement la sécrétion d’IFN-I via la stimulation de TLR7. Enfin, nous avons voulu savoir si cette forte sécrétion d’IFN-I était maintenue en présence de TGF-β, cytokine inhibitrice de pDCs. Il s’avère que la présence d’IFN-III empêche l’inhibition des pDCs du au TGF-β. Notre équipe avait aussi démontré que les cDC1 étaient les seules cellules productrices d’IFN-III dans le TME. En analysant la localisation des pDCs et des cDC1 sur des coupes de tumeur de sein marquées avec des technique d’immunofluorescence, nous avons pu constater que les pDCs se situent dans un rayon de moins de 100 µm d’une cDC1. Les TA-pDCs pourrait donc bénéficier des IFN-III sécrétée par les cDC1 pour augmenter leurs capacités à sécrété des IFN-I. En conclusion, nos résultats (1) mettent en avant les mécanismes induit par les IFN-III chez les pDCs pour augmenter leur production d’IFN-I et, (2) renforce la possibilité d’utiliser les IFN-III comme immunothérapie, car ils pourraient permettre de restaurer la production d’IFN-I par les TA-pDCs inhiber dans le TME.
Origine : Version validée par le jury (STAR)