L'APOPTOSE : OUTIL ET CIBLE DE L'IMMUNOTHERAPIE ANTITUMORALE MEDIEE PAR LES CELLULES DENDRITIQUES
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Niveau: Supérieur
MINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L'EDUCATION NATIONALE ET DE LA RECHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE présenté par Gwénola BOUGRAS pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes L'APOPTOSE : OUTIL ET CIBLE DE L'IMMUNOTHERAPIE ANTITUMORALE MEDIEE PAR LES CELLULES DENDRITIQUES Soutenu le 22 Janvier 2004 devant le jury suivant : Président du jury - Monsieur Jean-François JEANNIN Examinateur - Monsieur Marc GREGOIRE Examinatrice - Madame Véronique CATROS-QUEMENER Examinatrice - Madame Karin TARTE Laboratoire EPHE Directeur : Pr JF. JEANNIN Sciences de la Vie et de la Terre, Dijon Laboratoire INSERM 419 Directeur : Pr K. MEFLAH Institut de Biologie, Nantes Sous la direction de M. GREGOIRE (DR2) RESUME L'immunothérapie a pour but d'activer le système immunitaire d'un individu contre ses propres EPHE Banque de Monographies SVT 1
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MINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L'EDUCATION NATIONALE ET DE LA RECHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE présenté par Gwénola BOUGRAS pour l'obtention du diplôme de l'Ecole Pratique des Hautes Etudes L'APOPTOSE : OUTIL ET CIBLE DE L'IMMUNOTHERAPIE ANTITUMORALE MEDIEE PAR LES CELLULES DENDRITIQUES Soutenu le 22 Janvier 2004 devant le jury suivant : Président du jury - Monsieur Jean-François JEANNIN Examinateur - Monsieur Marc GREGOIRE Examinatrice - Madame Véronique CATROS-QUEMENER Examinatrice - Madame Karin TARTE Laboratoire EPHE Directeur : Pr JF. JEANNIN Sciences de la Vie et de la Terre, Dijon Laboratoire INSERM 419 Directeur : Pr K. MEFLAH Institut de Biologie, Nantes Sous la direction de M. GREGOIRE (DR2) RESUME L'immunothérapie a pour but d'activer le système immunitaire d'un individu contre ses propres EPHE Banque de Monographies SVT 1
- médiation cellulaire
- formation de tumeurs hétérogènes
- importance du système immunitaire en pathologie tumorale
- tumeur
- cellule
- système immunitaire
- cellules tumorales
- source d'antigène
- apoptose
MINISTERE DE LA JEUNESSE, DE L’EDUCATION NATIONALE ET DE LA RECHERCHE ECOLE PRATIQUE DES HAUTES ETUDES Sciences de la Vie et de la Terre MEMOIRE présenté par Gwénola BOUGRAS pour l’obtention du diplôme de l’Ecole Pratique des Hautes Etudes L’APOPTOSE : OUTIL ET CIBLE DE L’IMMUNOTHERAPIE ANTITUMORALE MEDIEE PAR LES CELLULES DENDRITIQUES Soutenu le 22 Janvier 2004 devant le jury suivant : Président du jury - Monsieur Jean-François JEANNIN Examinateur - Monsieur Marc GREGOIRE Examinatrice - Madame Véronique CATROS-QUEMENER Examinatrice - Madame Karin TARTE Laboratoire EPHE Directeur : Pr JF. JEANNIN Sciences de la Vie et de la Terre, Dijon Laboratoire INSERM 419 Directeur : Pr K. MEFLAH Institut de Biologie, Nantes Sous la direction de M. GREGOIRE (DR2) gregoire@nantes.inserm.fr RESUME L’immunothérapie a pour but d’activer le système immunitaire d’un individu contre ses propres
cellules tumorales jusqu’alors tolérées. Cette stratégie consiste à la fois à stimuler les effecteurs de l’immunité et à augmenter l’immunogénicité des tumeurs. Le travail présenté documente l’élaboration d’un vaccin antitumoral basé sur l’utilisation de cellules dendritiques (DCs) chargées en corps apoptotiques, capables d’induire une réponse lymphocytaireT efficace. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la maturation de cellules dendritiques humaines générées à partir des monocytes du sang périphériques. Nous avons montré qu’une courte exposition (15 minutes) aux agents de maturations TNFa et Poly(I :C) était capable d’induire la maturation phénotypique complète et irréversible des DCs. De plus, contrairement aux DCs maturées classiquement pendant 48 heures, les DCs matures environ 8 heures sont très sensibles à une deuxième activation de type lymphocytaire comme le CD40L et l’INFg. Ceci se traduit aussi bien en terme de sécrétion d’IL-12p70 qu’en terme de stimulation lymphocytaire. L’irréversibilité de la maturation est un phénomène que nous avons également vérifié pour des DCs de patients atteints de leucémies myéloïdes aiguës (LAM). Ces résultats participent à l’optimisation de protocoles cliniques utilisant des DCs. L’utilisation de corps apoptotiques (CAs) comme source d’antigène ne fait pas l’unanimité au sein de la communauté scientifique. Afin de documenter cette controverse, il nous a semblé nécessaire de pouvoir travailler avec du matériel apoptotique purifié. C’est pourquoi, nous avons mis au point une technique de purification par élutriation. Ce matériel purifié nous a permis de montrer que le mode de préparation des CAs entraînait des conséquences immunologiques différentes. La dernière partie du travail concerne l’immunogenicité des tumeurs. Dans un modèle de glioblastome chez le rat BDIX, nous avons mis en évidence que l’injection de cellules tumorales sensibilisées à l’apoptose par l’ajout d’un transgène Bax étaient capables d’induire une réponse immunitaire efficace contre les cellules parentales et contre les cellules ayant reçu un transgène Bcl-2. Ainsi, l’augmentation du niveau d’expression de protéines pro-apoptotiques vis-à-vis de protéines anti-apoptotiques au sein de cellules tumorales constitue un gage d’immunogénicité. MOTS-CLES : Cancer, Cellules dendritiques, Maturation, Corps Apoptotiques, Protéines de la Famille de BCL-2, Réponse Immunitaire, Immunothérapie.
SOMMAIRE
INTRODUCTION Partie 1 - Cancérogénèse et stratégies antitumorales
I. Généralité sur le développement d’une tumeur : ................................................................... 1 II. Immunité antitumorale : .................................................................................................... 2 A. Notion de surveillance des tumeurs par le système immunitaire................................................... 2 B. Les acteurs de l’immunité antitumorale................................................................................... 3 III. Mécanismes d’échappement au système immunitaire : ........................................................... 7 A. Environnement immunosuppresseur....................................................................................... 7 B. Mécanismes de résistance à l’apoptose.................................................................................... 7 C. Défaut de présentation des antigènes....................................................................................... 8 D. Défaut d’activation lymphocytaire.......................................................................................... 8 IV. Traitements actuels : ......................................................................................................... 9 V. Immunothérapies : .......................................................................................................... 10 A. Immunothérapie active non spécifique................................................................................... 10 B. Immunothérapie passive..................................................................................................... 11 C. Immunothérapie active spécifique......................................................................................... 12 D. Résultats des premiers essais cliniques utilisant des DCs......................................................... 14 Partie 2 - Utilisation de DCs en tant que vecteur d’immunothérapie I. Généralités sur les cellules dendritiques humaines : ............................................................ 17 II. Origine et distribution anatomique des DCs : .................................................................... 17 A. Localisation anatomiquein vivo........................................................................................... 18 B. Lignage des cellules dendritiques......................................................................................... 20 III. Génération de DCs immaturesin vitro: ............................................................................. 21 A. Génération de cellules de Langerhans à partir de précurseurs CD34+........................................... 21 B. Génération de cellules de dendritiques plasmacytoïdes............................................................. 22 C. Génération de cellules de dendritiques dérivées de monocytes.................................................... 22 IV. Internalisation des antigènes : .......................................................................................... 22 V. Apprêtement et présentation des antigènes : ....................................................................... 24 VI. Maturation des cellules dendritiques : ............................................................................... 27 A. Généralités....................................................................................................................... 27 B. Les différents signaux activateurs......................................................................................... 28 VII. Migration des DCs............................................................................................................ 34 VIII. Orientation de la réponse T : ............................................................................................ 35 IX. Cellules dendritiques et tolérance : .................................................................................... 36 Partie 3 - Apoptose des cellules cancéreuses I. Généralités : .................................................................................................................... 38 II. Apoptoseversusnécrose et leurs caractères morphologiques : ............................................... 38 A. Nécrose........................................................................................................................... 38 B. Apoptose......................................................................................................................... 39 III. Mécanismes moléculaires de l’apoptose : ............................................................................ 40 A. Historiquement................................................................................................................. 40 B. Les différents acteurs du programme apoptotique.................................................................... 41 IV. L’apoptose comme source d’antigènes : .............................................................................. 46 A. Les différentes sources d’antigènes....................................................................................... 46 B. Notion de signal danger..................................................................................................... 46
C. Controverse Nécrose/Apoptose............................................................................................ 47 D. Les protéines de chocs thermiques en tant que marqueur d’immunogénicité 49
Abréviations
ADN : acide Désoxyribonucléique ARNm : acide ribonucléique messager BCG : bacille de Calmette et Guérin BSA : bovine serum albumine CAs : corps apoptotiques CD : cluster de différenciation CD40L : CD40 ligand CFU : colonie formant unité CMH (I ou II) : complexe majeur d’histocompatibilité de classe I ou II CMV : cytomégalovirus CPA : cellule présentatrice d’antigène CTL : lymphocyte T cytotoxique DCs : cellules dendritiques ELISA : enzyme linked immunosorbent assay FACS : fluorescence activated cell sorter FITC : isothiocyanate de fluoresceine GBM : glioblastome multiforme GM-CSF : granulocyte-monocyte colony stimulating factor hsp : heat shock protein ou protéine de choc thermique INFg : interféron g IL : interleukine KDa : kilodalton KLH : keyhole limpet hemocyanine LDH : lactate déshydrogénase LAM : leucémie aiguëe myéloblastique LPS : lipopolysaccharides LT : lymphocyte T M (molaire) : mol/L NK : natural killer PAF : paraformaldéhyde PAMP : pathogens-associated molecular pattern Pb : paire de base PBS : tampon phosphate PCR : réaction de polymérisation en chaîne PE : phycoérythrine PGE : prostaglandine E2 2 PMA : phorbol 12-myristate 13-acétate Poly(I :C) : acide polyriboinosinique polyribocytidylique RT : transcription reverse SVF : sérum de veau fœtal TCR : Récepteur à l’antigène des lymphocytes T Th : lymphocyte T helper (1 ou2) TLR : toll like récepteur TNFa : tumor necrosis factor a
Partie 1 - Cancérogenèse et stratégies antitumorales
