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    Régulation et propriétés immunorégulatrices de la phénylalanine oxydase IL4I1 dans le mélanome, groupe A. Prévost-Blondel

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    Etude des propriétés immuno-régulatrices des enzymes NOS2 et IL4I1 au stade précoce de développement tumoral

     

     

    Responsable : Armelle Prévost-Blondel

    Contact : armelle.blondel@inserm.fr – Téléphone : +33 1 40 51 65 24

     

    Objectifs

    Le mélanome résulte de la transformation et de la prolifération non contrôlée de mélanocytes. La progression métastatique a lieu lorsque des cellules de la tumeur primaire disséminent localement vers la peau ou le ganglion drainant la tumeur, ou vers des organes à distance tels que les poumons et le cerveau. Le traitement est efficace lorsque le patient subit une exérèse de la tumeur primaire à un stade précoce de la maladie, mais le mélanome métastatique est une des formes les plus agressives de cancer. D’autre part, il est considéré comme une tumeur immunogène pour plusieurs raisons : 1) Ce cancer est, dans de rares cas, susceptible de régresser spontanément et l’étude histologique de ces zones de régression met en évidence la présence d’un infiltrat lymphocytaire T conséquent. 2) Il a été observé une plus forte incidence du mélanome chez les individus sous traitement immunosuppresseur suite à une transplantation d’organe. 3) Des études cliniques ont démontré une association entre auto-immunité (développement notamment d’un vitiligo) et survie chez les patients atteints de mélanome. Lors des dernières décennies, de nombreux protocoles d’immunothérapie ont été menés mais jusqu’à récemment, aucun essai clinique randomisé n’avait permis d’augmenter significativement la survie des patients atteints de mélanome. D’après le journal Science, l’immunothérapie des cancers a été l’une des avancées majeures en 2013 : en effet, l’U.S. FDA a approuvé l’utilisation des anti-CTLA-4 (Cytotoxic T-Lymphocyte Antigen 4) en 2011, et anti-PD-1 (Programmed Death receptor-1) en 2014 pour traiter les patients atteints de mélanome. En particulier, nous nous intéressons aux rôles que pourraient avoir deux enzymes, la synthétase nitrique inductible (Nitric Oxide Synthase 2 - NOS2) et l’IL-4 Induced gene 1 (IL4I1), impliquées respectivement dans le métabolisme de l’arginine et de la phénylalanine, sur la réponse immunitaire dans le contexte du mélanome. Ce projet repose sur nos données récentes suggérant un rôle de ces enzymes dans l’échappement de la tumeur à la surveillance immunitaire. Ainsi, l’identification de nouvelles cibles est fondamentale, non seulement pour comprendre la complexité des relations entre la cellule tumorale et son microenvironnement, mais aussi pour développer de nouvelles stratégies thérapeutiques destinées aux patients atteints de cancer.

     

    Le groupe

     

    Les membres impliqués dans ce programme de recherche sont indiqués ci-dessus.

    Arnaud Pommier et Lloyd Bod, deux anciens étudiants de l’équipe, ont reçu le prix du “meilleur doctorant de l’Institut Cochin” en 2010 et 2015 respectivement.

    L’équipe vient d’obtenir un financement de l’INCA permettant d’accueillir un post-doctorant pour un an (renouvellement possible). Le projet « IL4I1 translationnel et fondamental a pour objectif d’élucider les mécanismes pro-tumoraux dépendants d’IL4I1 dans le mélanome. Il repose sur des approches in vitro, ex vivo et in situ (tri cellulaire, tests fonctionnels,  microdissection laser, RNA-séquençage…) combinées à l’analyse in vivo du développement tumoral dans des modèles murins développés par l’équipe. 

    Le programme de recherche

    Le but de ce projet est de comprendre comment NOS2 et IL4I1, enzymes impliquées dans le métabolisme des acides aminés, contribuent à la progression tumorale : nous explorons ainsi leurs impacts sur la réponse immunitaire lors des étapes précoces de développement du mélanome. Notre programme de recherche repose sur l’analyse des interactions entre les cellules tumorales et leur microenvironnement, réalisée d’une part dans notre modèle murin RET, mais également à partir de biopsies de tumeurs primitives de patients atteints de mélanome. Notre objectif est de mieux comprendre comment NOS2 et IL4I1 affectent les propriétés anti-tumorales des lymphocytes T et vise à proposer de nouveaux marqueurs pronostiques ou de nouvelles thérapies ciblant les enzymes immunosuppressives.

    A noter que le projet sur les propriétés immuno-régulatrices de l’enzyme IL4I1 est mené en étroite collaboration avec les Drs Flavia Castellano et Valérie Molinier-Frenkel (Institut de Recherche Biomédicale de Mondor, Créteil). Notre programme bénéficie également de notre interface avec le service de Dermatologie de l’Hôpital Cochin (Pr Marie Françoise Avril).

    Notre programme bénéficie également de notre interface avec les services de Dermatologie (Pr Marie Françoise Avril, Hôpital Cochin) et d’Anatomo-Pathologie (Pr Benoit Terris, Hôpital Cochin et Pr Anne Salomon, Hôpital Curie).

     

    Avancées récentes (2010-2018) – Afin de mieux comprendre le rôle des cellules immunitaires aux différents stades de la progression tumorale, nous avons développé un modèle murin de mélanome spontané (souris RET) dans lequel les cellules tumorales d’origine mélanocytaire, initialement localisées au niveau de l’œil, disséminent très rapidement, mais restent à l’état de dormance pendant plusieurs semaines (Eyles, J. Clin. Invest., 2010). Comme cela a été observé chez les patients atteints de mélanome, une proportion significative de souris RET développe spontanément un vitiligo, une pathologie auto-immune, associée à un bénéfice clinique (Lengagne et al, Cancer Res., 2004Pommier, PNAS, 2013).

    Dans le modèle expérimental RET, nous avons montré que : 1) les lymphocytes T CD8+ retardent la progression tumorale (Lengagne, J. Immunol., 2008) en maintenant les cellules tumorales disséminées à l’état de dormance (Eyles, J. Clin. Invest., 2010). 2) Les lymphocytes T contribuent à la progression tumorale en potentialisant les propriétés pro-tumorales des macrophages infiltrant massivement les métastases cutanées (Lengagne et al, Cancer Res., 2004Pommier, PNAS, 2013). Alternativement, les lymphocytes potentialisent les fonctions suppressives de ces macrophages.  3) Les cellules myéloïdes suppressives de type granulocytaire (PMN-MDSC), population immunitaire majeure au sein de la tumeur primaire, favorisent la dissémination métastatique dans notre modèle (Toh, Plos Biol., 2011). Finalement, nos données montrent que 4) les monocytes / DC inflammatoires contrôlent la dissémination métastatique mais que ce rôle pourrait être limité par les lymphocytes T régulateurs via un mécanisme dépendant de l’IL10 (Pommier, PNAS, 2013Pommier, OncoImmunol., 2013). En collaboration avec Lionel Apetoh (Centre GF Leclerc, Dijon), nous avons montré un retard significatif du développement tumoral dans le modèle RET suite au transfert adoptif de lymphocytes Th9 spécifiques du mélanome. De façon intéressante, les cellules Th9 générées en présence d’IL-1β présentent une plus forte efficacité thérapeutique que les cellules Th9 « classiques » à la fois dans le modèle B16 et le modèle RET (Vegran, Nat. Immunol., 2014).

    Plus récemment, nous avons initié une étude du rôle de NOS2 et IL4I1 dans le contexte du mélanome. De façon inattendue, nous avons montré que l’expression de NOS2 favorise la production d’IL-17 par les lymphocytes T gamma delta, entrainant le recrutement des PMN-MDSC ayant pour conséquence la dissémination métastatique observée dans le modèle RET (Douguet, OncoImmunology 2016 et Douguet, Oncoimmunology in press). En collaboration avec Flavia Castellano et Valérie Molinier-Frenkel, nous avons montré que l’IL4I1, exprimée par les cellules de mélanome B16, favorise le développement tumoral in vivo en inhibant les lymphocytes T CD8+ spécifiques de la tumeur (Lasoudris, Eur. J. Immunol., 2011) et que l’IL4I1, principalement exprimée par les cellules myéloïdes dans le modèle RET, influence la composition des cellules immunitaires infiltrant la tumeur primaire (Bod, OncoImmunology, 2017). Ces études ont également permis de mettre en évidence de nouveaux rôles des enzymes NOS2 et IL4I1 dans un contexte physiologique (Douguet, Plos One, 2016Bod. J Immunol. 2018, travail réalisé avec Yolande Richard).

    Au niveau des tumeurs primaires de patients atteints de mélanome, nous avons mis en évidence pour la première fois des lymphocytes T gamma delta exprimant NOS2 (Douguet, OncoImmunology, 2016). Nous avons détecté l’IL4I1 sur la plupart des mélanomes cutanés primaires qui pourrait constituer un nouveau bio-marqueur prédictif de l’évolution du mélanome. De façon intéressante la proportion des cellules IL4I1+ corrèle négativement avec la présence de lymphocytes T CD8+ cytotoxiques et positivement avec la présence de lymphocytes T régulateurs (Ramspott, J. Invest. Dermatol., in press). Ainsi, nos données renforcent le rationnel de cibler les enzymes NOS2 et IL4I1 dans des stratégies thérapeutiques combinatoires chez les patients atteints de mélanome métastatique.

     

    Publications marquantes depuis 2013

    • Ramspott JP, Bod L, Bekkat F, Favier M, Terris B, Salomon A, Djerroudi L, Zaenker KS, Richard Y, Molinier-Frenkel V, Castellano F, Avril M-F and Prévost-Blondel A. Emerging role of IL-4 induced gene 1 as a prognostic biomarker affecting the local T cell response in human cutaneous melanoma. J Invest Dermatol 138:2625-34      
    • Douguet L, Bod L, Labarthe L, Lengagne R, Kato M, Couillin I & Prévost-Blondel A. Inflammation drives nitric oxide synthase 2 expression by γδ T cells and affects the balance between melanoma and vitiligo associated melanoma.  Oncoimmunology 7(9):e1484979 2018     
    • Bod L, Douguet L, Auffray, C, Lengagne R, Bekkat F, Rondeau E, Molinier-Frenkel V, Castellano F, Richard Y* and Prévost-Blondel A*. IL4-induced gene 1 : a negative immune checkpoint controlling B cell differentiation and activation. J Immunol 200(3):1027-1038 2018 *corresponding authors
    • Bod L, Lengagne R, Wroebel L, Ramspott JP, Kato M, Castellano F, Avril MF, Molinier-Frenkel V, and Prévost-Blondel A. IL4-induced gene 1 promotes tumor growth and modulates the tumor microenvironment in a spontaneous model of melanoma. Oncoimmunol 6(3):e1278331 2017
    • Douguet L, Cherfils-Vicini J, Bod L, Lengagne R, Gilson E and Prévost-Blondel A. Endogenous nitric oxide synthase 2 improves proliferation and glycolysis of γδ T cells. PLoS One. 3;11(11):e0165639. 2016.
    • Wrobel LJ, Bod L, Lengagne R, Kato M, Le Gal FA and Prévost-Blondel A. Propranolol induces a favourable shift of anti-tumor immunity in a murine spontaneous model of melanoma. Oncotarget 10.18632. 12833. 2016.
    • Douguet L, Bod L, Lengagne R, Labarthe L, Kato M, Avril MF, and Prévost-Blondel A. Nitric oxide synthase 2 is involved in the pro-tumorigenic potential of γδ17 T cells in melanoma. Oncoimmunol. 5(8):e1208878. 2016.
    • Dabbeche E, Krause L, Kato M, Prévost-Blondel A, Garchon H-J. Aggravation of tumor prognosis in RET-transgenic mice with a non-obese diabetic (NOD) genetic background tightly correlates with profound reduction of Dectin-1 expression on granulocytic myeloid cells and is prevented by germline inactivation of the type 2 nitric-oxide synthase (Nos2) gene. Oncoimmunol. 5(5):e1100793. 2015.
    • Pommier A, Audemard A,Durand A, Lengagne R, Delpoux A, Martin B, Douguet L, Le Campion A, Kato M, Avril  MF, Auffray C, Lucas B, Prevost-Blondel A. Inflammatory monocytes are potent anti-tumor effectors controlled by regulatory CD4+ T cells. PNAS. 110(32):13085-13090. 2013.

     

     Soutiens financiers

    Ce programme est soutenu par l’Institut National du Cancer (INCA), la Société Française de Dermatologie et le Comité Ligue de Paris (Ligue Nationale de Recherche sur la Cancer) et des dons de patients atteints de mélanome.

     

     

    Nous avons également été récemment soutenus par la Fondation privée SILAB-Jean Paufique, GEFLUC, la Fondation ARC, Le Comité Ligue de Paris et l’INCA.

     

     

    Armelle Prévost-Blondel est membre d’un réseau de recherche sur le Cancer (SIRIC “CARPEM”).

     

     

     

     

     

    Equipes du département