Microenvironnement immunitaire dans le mélanome

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Correspondances en Onco-Théranostic - Vol. II - n° 1 - janvier-février-mars 2013

dossier thématique

Immunité

antitumorale

Microenvironnement immunitaire

dans le mélanome

Immune microenvironment in melanoma

Amélie Boespﬂ ug*, Stéphane Dalle*, Caroline Aspord**

* Service de dermatologie,

hôpital Lyon-Sud, CHU de

Lyon ; université Claude-

Bernard – Lyon-I,

Pierre-Bénite.

** Établissement fran-

çais du sang Rhône-

Alpes, laboratoire

R&D, et InsermU823,

Immunobiologie et

immunothérapie des

cancers, La Tronche.

RÉSUMÉ

Summary

Le mélanome est considéré comme l’une des tumeurs solides

les plus immunogènes, mais la maîtrise de son développement

reste un challenge. Malgré la capacité du système immunitaire

à engendrer une réponse adaptative antitumorale fonctionnelle,

le microenvironnement tumoral immunosuppresseur détourne

progressivement la réponse vers l’induction d’une tolérance. Le

mélanome subvertit ainsi activement l’immunité pour promouvoir

la progression tumorale. Les stratégies d’immunothérapie visant

à réactiver les réponses immunes antitumorales n’ont qu’un

succès clinique limité. Les progrès dans la compréhension des

interactions entre cellules tumorales et système immunitaire ont

permis l’émergence de nouvelles stratégies visant à neutraliser

le microenvironnement tumoral immunosuppressif et offrent

de nouvelles perspectives thérapeutiques dans le traitement du

mélanome.

Mots-clés : Mélanome – Réponse immune antitumorale –

Immunosubversion – Immunothérapie.

Even though melanoma is considered to be one of the most

immunogenic solid tumors, controlling its development

still remains a challenge. The immune system is capable

of developing a functional adaptive anti-tumor immune

response, but the tumor micro-environment produces an

immuno-suppressive reaction that progressively subverts

a cytotoxic immune response into an immune tolerance.

Melanoma actively circumvents the immune system to

facilitate tumor progression. Immunotherapy strategies

created to reactivate immune anti-tumor responses have

had for the moment limited clinical impacts. Progress in the

comprehension of the interactions between tumor cells and

the immune system has permitted the development of novel

strategies. Rather than targeting the endogenous immune

response, these new strategies focus on the neutralization of the

immune-suppressive tumor microenvironment, and they oﬀ er

new therapeutic perspectives in the treatment of melanoma.

Keywords: Melanoma – Anti-tumor immune response –

Immunosubversion – Immunotherapy.

e mélanome cutané atteint chaque année 8 000

à 10 000 personnes en France. Le diagnostic et

l’exérèse précoces représentent les meilleures

chances de survie. Malgré les progrès très signiﬁ catifs

réalisés au cours des 5 dernières années dans la com-

préhension et l’inhibition de la voie des MAP kinases,

l’évolution reste presque constamment fatale en moins

de 2 ans au stade métastatique. De plus, les patients

ne portant pas les mutations cibles de BRAF ne sont

pas candidats aux traitements ciblés actuellement

disponibles. Les stratégies visant à stimuler la réponse

immune antitumorale sont donc toujours d’actua-

lité. Les résultats favorables obtenus grâce aux anti-

CTLA4 et les premiers succès obtenus par l’inhibition

de Programmed cell Death protein 1 (PD1) renforcent

l’intérêt de l’utilisation des immunomodulateurs en

monothérapie, et plus probablement en association

avec les molécules inhibitrices ciblées.

Interactions entre cellules tumorales

etcellules immunitaires en contexte

demélanome : de l’immunosurveillance

àl’immunosubversion

Les cellules dendritiques (DC) et les cellules T cytotoxiques

(CTL) représentent des éléments majeurs de la réponse

immunitaire antitumorale. Les DC permettent l’initiation

des réponses immunitaires de par leur capacité à capturer

et à transformer les antigènes en peptides qui seront

ensuite apprêtés sur les molécules du complexe majeur

d’histocompatibilité (CMH) pour être présentés aux cel-

lules T naïves. De l’inter action entre les DC et les cellules T

résulte l’ampliﬁ cation d’eﬀ ecteurs cytotoxiques capables

de tuer les cellules tumorales. Cependant, selon leur état

de maturation et l’environnement, les DC peuvent médier

l’immunité ou la tolérance. Le microenvironnement tumo-

ral est déterminant dans l’orientation de cette réponse.

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dossier thématique

Immunité

antitumorale

Réponses immunitaires antitumorales :

importance du système immunitaire

dans le contrôle du développement tumoral

Diverses observations chez les patients atteints de

mélanome démontrent la présence d’une immunité

antitumorale fonctionnelle, en particulier par la mise

en évidence de DC matures et de cellules T antitumo-

rales, vecteurs cruciaux de l’immunosurveillance. Ces

réponses antitumorales spontanées sont fréquemment

corrélées à un pronostic clinique favorable (1).

La présence de DC exprimant le marqueur de maturation

DC-LAMP dans les ganglions sentinelles des patients est

associée à un meilleur pronostic clinique (2). Des cellules

T spéciﬁ ques d’antigènes tumoraux sont retrouvées au

niveau des mélanomes primaires et métastatiques ainsi

qu’en circulation. Il a été montré que l’intensité de l’inﬁ l-

tration des tumeurs par les cellules T antitumorales était

corrélée à l’évolution clinique des patients, une forte

densité d’inﬁ ltration tumorale des lymphocytes (CTL)

fonctionnels étant associée à un meilleur pronostic (3) et

leur niveau d’inﬁ ltration représente un facteur prédictif

de métastases dans les ganglions sentinelles (4). La

présence d’un vitiligo, dépigmentation auto-immu-

nitaire liée à la destruction des mélanocytes par les

cellules T antitumorales, constituerait pour certains un

facteur pronostique favorable. Par ailleurs, la régression

spontanée de mélanomes primitifs prouve la capacité

du système immunitaire à éliminer, au moins focale-

ment, les tumeurs. L’ensemble de ces éléments reﬂ ète

la capacité et l’importance du système immunitaire

dans le contrôle du développement tumoral.

Caractérisation du microenvironnement tumoral

Malgré la présence d’une immunité antitumorale,

l’évolution des mélanomes est souvent défavorable.

La progression tumorale reﬂ ète l’ineﬃ cacité du système

immunitaire face à la tumeur et s’explique par l’établis-

sement d’un microenvironnement immunosuppresseur

protumoral qui favorise l’induction d’une tolérance

immune (ﬁ gure 1).

Altération fonctionnelle des DC dans le mélanome

Les DC myéloïdes (mDC) et les DC plasmacytoïdes

(pDC) sont recrutées au site tumoral (5) et dans les

ganglions sentinelles, mais sont présentes dans un

état immature non fonctionnel (6, 7). Un déﬁ cit de

production d’IFNα in situ par les pDC a été mis en

évidence. De cette maturation défectueuse des DC

résultent l’absence d’induction d’une réponse adap-

tative antitumorale et l’établissement d’une tolérance.

L’inﬁ ltration des tumeurs primaires par les pDC a été

corrélée à un mauvais pronostic (8). De plus, l’expres-

sion d’indoléamine-2,3-dioxygénase (IDO), enzyme

responsable de la dégradation du tryptophane, a été

mise en évidence sur les pDC au niveau des ganglions

sentinelles de patients et corrélée à une évolution cli-

nique défavorable (9). Les DC recrutées par la tumeur

participent ainsi à la création d’un microenvironne-

ment immunosuppresseur qui inhibe les réponses T

antitumorales.

Accumulation de cellules T régulatrices

et pro-inflammatoires Th2 dans le mélanome

Parallèlement, les tumeurs sont largement inﬁ ltrées

par des cellules T régulatrices CD4+ CD25hi FoxP3+

suppressives, qui expriment ICOS et CTLA4 et sécrètent

les cytokines IL-10 et TGFβ (10) [cf. article de J. Farget et al.,

p. 23]. Une augmentation de la proportion de cellules T

régulatrices circulantes a été observée chez les patients,

parmi lesquelles on trouve la présence de cellules T CD4+

régulatrices spéciﬁ ques d’antigènes tumoraux (11). De

plus, l’expression de PD1 par les cellules T inﬁ ltrant la

tumeur (12) signe leur altération fonctionnelle. Un envi-

ronnement Th2 pro-inﬂ ammatoire est aussi retrouvé au

niveau du sang et des ganglions sentinelles des patients

métastatiques, avec la présence de concentrations éle-

vées de cytokines de type Th2, IL-4, IL-5 et IL-13 (13).

Échappement des cellules tumorales à

la reconnaissance par le système immunitaire (13)

Le mélanome développe aussi des stratégies d’échappe-

ment à la reconnaissance par les eﬀ ecteurs cytotoxiques

du système immunitaire, par la perte d’expression du

CMH I, la perte d’expression des antigènes tumoraux,

la dysfonction des composants de la machinerie de

présentation antigénique (β2m, TAP1, TAP2) ou encore

la mutation des antigènes tumoraux. L’augmentation

du HLA-E soluble, mise en évidence dans le sérum des

patients, pourrait aussi contribuer à l’inhibition des eﬀ ec-

teurs immunitaires (14) [cf. article de F. Ghiringhelli, p. 6].

Microenvironnement immunosuppresseur

protumoral

Le mélanome altère aussi activement les fonctions

immunes localement, par l’expression de facteurs

protumoraux qui détournent la réponse immunitaire

au proﬁ t du développement tumoral. Ce microenvi-

ronnement immunosuppresseur aboutit à la subver-

sion de l’immunité et à l’établissement d’une tolérance

immune, et constitue une barrière pour les protocoles

d’immunothérapie.

Les cellules de mélanome sécrètent de nombreux fac-

teurs immunosuppresseurs tels que IL-10, IL-6, IL-8,

TGFβ, VEGF, PGE2 et IDO. Ces éléments inhibent la

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Microenvironnement immunitaire dans le mélanome

maturation des DC, inactivent les eﬀ ecteurs T et NK et

favorisent l’émergence de cellules T régulatrices sup-

pressives. Le VEGF semble impliqué dans la génération

d’un environnement local de type Th2 (15).

Stratégies d’immunothérapie : modulation

du système immunitaire pour induire

lesréponses antitumorales eﬀ ectives

ouinhiber les mécanismes d’échappement

L’immunothérapie englobe de multiples stratégies

qui consistent à moduler le système immunitaire pour

favoriser la destruction des cellules tumorales, soit par

induction ou transfert d’eﬀ ecteurs antitumoraux cyto-

toxiques, soit par modulation non spéciﬁ que du système

immunitaire ou encore par inhibition des mécanismes

d’échappement tumoral (16).

Vaccination antitumorale et transfert adoptif

de CTL

De nombreux essais cliniques ont été basés sur des

approches d’immunothérapie par vaccination en utilisant

des peptides, lysats tumoraux, cellules tumorales irra-

diées ou DC pulsées (17). Malgré l’induction de réponses

antitumorales mesurables, celles-ci restent insuﬃ santes

pour obtenir un bénéﬁ ce clinique. Moins de 10 % des

patients traités montrent une régression tumorale

Figure 1. Immunosubversion du système immunitaire par les cellules tumorales.

En contexte de mélanome, le système immunitaire est capable de générer une réponse adaptative antitumorale fonctionnelle (CTL). Cependant, la pression immunitaire

favorise l’émergence de variants immunorésistants en sélectionnant les cellules avec une immunogénicité réduite. Malgré le recrutement des DC au site tumoral, le micro-

environnement tumoral immunosuppresseur, déterminant dans l’orientation de la réponse subséquente, détourne la réponse vers l’induction d’une tolérance. Le mélanome

subvertit ainsi activement l’immunité pour promouvoir la progression tumorale.

mDC et pDC

immatures

CTL

PD1

Treg

CTLA4

Cellules

Th2

Cellules

Th2

IL-6, IL-8, IL-10

TGFβ, IDO

IL-10

TGFβ

IL-4, IL-5, IL-13

MMP2

VEGF

Échappement à

reconnaissance

immunitaire

 CMH I

 TAP1, TAP2

Perte expression antigène

Progression

tumorale

Mélanome Ganglion sentinelle

immature

Cellule T

naïve

CTL : lymphocytes T cytotoxiques. CMH :complexe majeur d’histocompatibilité. IDO : indoléamine-2,3-dioxygénase. IL : interleukine.

PD1 : Programmed cell Death protein 1. mDC : cellules dendritiques myéloïdes. MMP2 : Matrix Metalloproteinase-2. NK : Natural Killer. pDC : cellules

dendritiques plasmacytoïdes. TAP :Transporter associated with Antigen Processing. Treg : cellules T régulatrices. TGFβ : Transforming Growth

Factor β. VEGF : Vascular Endothelial Growth Factor.

IDO

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Immunité

antitumorale

durable. Une réponse clinique objective est cependant

observée plus fréquemment chez les patients répon-

deurs, capables de montrer une réponse immune après

vaccination. Un des problèmes réside dans le fait que les

essais sont réalisés à un stade avancé de la progression

tumorale, stade auquel la tumeur a déjà développé des

mécanismes d’échappement au système immunitaire,

limitant l’eﬃ cacité des cellules T antitumorales géné-

rées. Actuellement, les recherches s’orientent vers une

association de la vaccination avec d’autres stratégies et

l’utilisation d’autres sous-types de DC selon un schéma

compatible avec une utilisation à grande échelle (18).

Les protocoles d’immunothérapie fondés sur le transfert

adoptif de CTL autologues ampliﬁ és ex vivo et ré-infusés

au patient induisent au contraire une réponse clinique

objective chez plus de 50 % des patients traités, mais

leur génération est un processus long et fastidieux, à

développer pour chaque patient, qui limite le déploie-

ment de cette stratégie à grande échelle.

Adjuvants TLR ligands

Les toll-like receptors (TLR) sont des récepteurs reconnais-

sant des motifs pathogènes conservés présents sur les

virus et les bactéries, et exprimés en particulier par les DC.

Les TLR ligands (TLR-L) constituent de puissants immu-

norégulateurs. En activant les DC, ils fournissent le signal

manquant dans l’interaction DC/T en contexte tumoral,

permettant l’induction d’une immunité T adaptative. Des

agonistes synthétiques des TLR-L ont prouvé leur capacité

à stimuler l’immunité antitumorale in vivo en contexte de

mélanome. Des agonistes des TLR7 et TLR9 en particulier,

récepteurs exprimés par les pDC, permettent l’induc-

tion de réponses immunes antitumorales en réversant

l’inhibition fonctionnelle des pDC. Ainsi, il a été observé,

chez des patients atteints de mélanome, une immuno-

modulation en réponse à l’administration de TLR7-L (19)

ou de TLR9-L (20). L’administration de CpG-ODN chez les

patients potentialise leur réponse à la vaccination (21)

et stimule les fonctions pDC et NK (22). Quelques cas

cliniques démontrent l’eﬀ et bénéﬁ que, en application

topique, de l’imiquimod (TLR7-L) sur la régression des

lésions. Les agonistes des TLR-L sont en développement

dans de nombreux protocoles cliniques antitumoraux.

Inhibition de l’immunosuppression :

anti-CTLA4, anti-PD1

Anti-CTLA4

Le Cytotoxic T-Lymphocyte Antigen 4 (CTLA4) est un

antigène présent sur les lymphocytes T activés et qui

en régule négativement l’activation aﬁ n de contrôler

l’intensité de la réponse immune. Son blocage dans

des modèles précliniques cellulaires et in vivo chez

la souris entraîne une activation de la réponse anti-

tumorale endogène (ﬁ gure 2), ce qui a été à l’origine

du développement d’anticorps anti-CTLA4 (ipilimumab,

trémélimumab) dans des essais thérapeutiques.

L’ipilimumab développé par Bristol-Myer-Squibb est

le premier anticorps humanisé anti-CTLA4 à avoir été

approuvé par la Food and Drug Administration aux

États-Unis après avoir été testé en monothérapie à la

dose de 3 mg/kg dans un essai de phase III chez des

patients ayant un mélanome métastatique, traités pré-

alablement par chimiothérapie (23). Il est testé en ce

moment dans d’autres cancers métastatiques comme

ceux du poumon et de la prostate. Aﬁ n de stimuler une

réponse immunitaire plus spéciﬁ quement antitumorale,

les anti-CTLA4 ont également été testés en combinai-

son avec des traitements anticancéreux cytotoxiques et

d’autres immunothérapies dans le mélanome. Un essai de

phase III a montré que l’association ipilimumab 10 mg/kg

+ dacarbazine était plus eﬃ cace que la dacarbazine seule

chez des patients n’ayant pas reçu de chimiothérapie

traités pour un mélanome métastatique (durée de survie :

11,2 mois versus 9,1 mois), avec une augmentation du

nombre des patients bénéﬁ ciant d’une survie prolon-

gée (20,8 % de survivants à 3 ans versus 12,2 %) [24].

Dans le mélanome, de nombreux essais de phase I/II sont

en cours. L’ipilimumab y est testé en association avec des

immunomodulateurs (interféron α à haute dose, sargra-

mostim [GM-CSF] ou vaccins) ou avec d’autres traitements

cytotoxiques (radiothérapie, vémurafénib, fotémustine,

melphalan, témozolomide ou dactinomycine).

L’ipilimumab pose 3 problèmes majeurs qui freinent

son développement : son faible taux de réponse, ses

eﬀ ets indésirables et son coût. Le taux de réponse au

traitement est en eﬀ et peu important et il n’existe pas de

marqueur prédictif de réponse, même si certaines pistes

sont en cours d’investigation (augmentation du pourcen-

tage de lymphocytes circulants, expression d’ICOS sur les

lymphocytes T, augmentation des ILT, et expression de

FoxP3 et d’IDO dans le microenvironnement tumoral).

Les eﬀ ets indésirables, d’ordre principalement immun,

concernent le système digestif, avec des diarrhées et

des hépatites auto-immunes, ainsi que le système endo-

crinien et les poumons, avec des sarcoïdoses induites.

Ces eﬀ ets indésirables sont potentiellement graves et

altèrent la qualité de vie des patients ; 23 % d’entre eux

présentent en eﬀ et des toxicités de grade 3/4.

Anti-PD1

Les lymphocytes T présentent plusieurs antigènes qui,

comme le CTLA4, inhibent la réponse immunitaire T acti-

vatrice : PD1, TIM3, BTLA, VISTA ou LAG3. Le PD1 est un

antigène intéressant, car il est activé par ses ligands PD-L1/

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Microenvironnement immunitaire dans le mélanome

L2, qui sont exprimés par les cellules tumorales, ce qui

leur permet d’avoir une action immunosuppressive locale.

L’utilisation d’anticorps monoclonaux dirigés contre

PD1 ou contre le ligand PD-L1 a fait l’objet de premiers

essais chez l’homme. L’activation du récepteur PD1 est,

comme celle du CTLA4, responsable d’une inhibition de

la réponse immune. La neutralisation de ces récepteurs

ou de leurs ligands a donc pour objectif de restaurer

une réponse immune antitumorale.

Dans un essai de phase I, l’anticorps monoclonal

humain anti-PD1 BMS-936558 a été utilisé pour traiter

296 patients, dont 104 étaient porteurs d’un mélanome

métastatique. Sur les 94 patients évaluables, 26 (28 %)

ont montré une réponse objective et, dans la moitié des

cas, cette réponse persistait après 1 an de traitement (25).

Cette étude tend également à démontrer que la réponse

à l’anticorps anti-PD1 est corrélée à l’expression, au sein

des tumeurs, du ligand PD-L1 pour PD1. Ces données

préliminaires restent naturellement à conﬁ rmer, mais la

possibilité de disposer d’un facteur prédictif de la réponse

est particulièrement intéressante dans un objectif d’indi-

vidualisation et de rationalisation des traitements ciblés.

Le proﬁ l de tolérance de cet anticorps est probablement

supérieur à celui de l’ipilimumab. À noter, toutefois, la sur-

venue de pneumopathies induites chez 9 patients (3 %),

qui ont conduit à 3 décès en cours d’étude (26).

Un autre essai de phase I a testé l’action d’un anticorps

monoclonal dirigé contre PD-L1 (27), qui est, avec

PD-L2, l’un des 2 ligands connus de PD1 (27). Parmi les

207 patients inclus, 55 étaient porteurs d’un mélanome.

Neuf des 52 patients évaluables (17 %) et atteints de

mélanome ont présenté une réponse objective. Le proﬁ l

de tolérance apparaît aussi sensiblement meilleur que

celui de l’ipilimumab, avec très peu d’eﬀ ets indésirables

digestifs sévères, et surtout des réactions à l’injection

et des cas d’insuﬃ sance surrénalienne.

Les taux de réponse observés ainsi que le proﬁ l de tolé-

rance conduisent à poursuivre l’évaluation de la straté-

Figure 2. Modes d’action des anticorps dirigés contre CTLA4, PD1 et PD-L1.

Les anticorps monoclonaux dirigés contre PD1 ou son ligand (PD-L1) visent à lever l’interaction inhibitrice survenant entre le

lymphocyte T eﬀ ecteur et la cellule tumorale lors de l’engagement PD1/PD-L1. Les anticorps monoclonaux anti-CTLA4 bloquent

quant à eux l’engagement B7-CTLA4 qui induit, en l’absence de neutralisation, une répression de la réponse immune.

Cellule tumorale Cellule tumorale

Cellule tumorale

PD1

PD-L1

B7 B7

Anti-

PD1

Anti-

PD1

Anti-

PD-L1

activé LT

activé

Levée d’inhibition

de l’activation

du lymphocyte T

Levée d’inhibition

de l’activation

du lymphocyte T

Inhibition

de l’activation

du lymphocyte T

Inhibition

de l’activation

du lymphocyte T

Agents cytotoxiques

Thérapies ciblées

Rayons ionisants Anti-

CTLA4

activé

non

activé

Anti-

PD-L1

Cellule dendritique Cellule dendritique

Anti-

CTLA4

Combinaison traitement cytotoxique

et immunothérapie :

majoration de l’activation de la réponse

lymphocytaire T antitumorale

Lyse de la cellule tumorale

Libération d’antigènes tumoraux

immunogènes

Majoration de la réponse

lymphocytaire T antitumorale

CTLA4 : Cytotoxic T-Lymphocyte Antigen 4. LT : lymphocytes T. PD1 : Programmed cell Death protein 1. PD-L1 :Programmed cell Death protein 1 Ligand 1.