universite de franche-comte - Université de Franche

UNIVERSITE DE FRANCHE-COMTE
ECOLE DOCTORALE « HOMME, ENVIRONNEMENT, SANTE »
Thèse en vue de l’obtention du titre de docteur en
SCIENCES DE LA VIE ET DE LA SANTE
Discipline : Immunologie
CARACTERISATION ET INFLUENCE DES LYMPHOCYTES T CD4
ANTI-TELOMERASE DANS LES CANCERS
Présentée et soutenue publiquement le 3 Décembre 2012 par
Magalie DOSSET
Sous la direction de M. le Professeur Olivier ADOTEVI
JURY
Professeur Christophe BORG, Université de Franche-Comté de Besançon Examinateur
Professeur François GHIRINGHELLI, Faculté de Médecine de Dijon Rapporteur
Docteur Nathalie LABARRIERE, Université de Nantes Rapporteur
Professeur Eric TARTOUR, Université Paris Descartes de Paris Examinateur

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Remerciements
Ce travail de thèse a été réalisé au sein de deux laboratoires : le laboratoire
"Immunothérapie et traitement anti-angiogénique en cancérologie" de l'UMR970 à Paris et le
laboratoire "Interaction Hôte-Greffon-Tumeur et Ingénierie Cellulaire et Génique" de
l'UMR1098 à Besançon. Je remercie donc le Professeur Eric TARTOUR, le Professeur
Philippe SAAS et le Professeur Christophe BORG qui m'ont accueillie dans leur laboratoire
et équipe de recherche respectifs.
Je souhaite également témoigner ma reconnaissance aux membres du jury qui m'ont
fait l'honneur d'accepter de juger ce travail. Merci en particulier au Docteur Nathalie
LABARRIERE et au Professeur François GHIRINGHELLI qui ont accepté de lire et d'évaluer
la qualité de ce travail effectué durant ces 4 années de thèse.
Je souhaite remercier la Ligue Nationale Contre le Cancer et la Fondation ARC pour
leur soutien financier qui m'a permis de préparer cette thèse.
A mon directeur de thèse, le Professeur Olivier ADOTEVI, qui m'a encadrée et formée
depuis mon Master. Je le remercie pour la confiance qu'il m'a accordée et son soutien
indéfectible. Grâce à ses qualités de pédagogue, à son enthousiasme et sa bonne humeur
permanente il a toujours su faire émerger le côté agréable et scientifiquement stimulant de ce
long et laborieux travail de thèse.
Je tiens à adresser toute ma gratitude à toutes les personnes qui m'ont permis de
mener à bien ces travaux de recherche.
Merci en particulier au Docteur Yann GODET ainsi qu'à mes collègues doctorants Charline
VAUCHY et Laurent BEZIAUD pour leur aide précieuse et intensive dans la finalisation de
ce travail.
Merci à l'ensemble de mes collègues qui m'ont permis de travailler dans un cadre des
plus agréables et qui m'ont témoigné jusqu'au bout leurs encouragements. Petite pensée en
particulier aux autres thésards, je vous souhaite à tous plein de manips qui marchent et des
publications à foison !
Je n'oublie pas non plus mon ex-camarade de thèse, le Docteur Federico SANDOVAL,
qui a gradué avant moi. Merci à toi aussi pour ton soutien et ton amitié.
Aux différents stagiaires de Master : Marie-Christine LIENAFA, Jennifer ARTHUR et
Virginie POUPENEY avec qui j'ai apprécié de partager ces quelques mois de partenariat.
A toutes les personnes de l'Ecole Nationale Vétérinaire d'Alfort, de l'Institut Pasteur,
de l'HEGP, du CEA et de l'EFS que j'ai eu le plaisir de côtoyer au cours de ces années.
A mes ami(e)s, en particulier Couti pour son soutien de tous les jours par mails et par
textos.
A ma mère et ma grand-mère qui, malgré la distance, ont toujours été très présentes et
ont toujours su me redonner du courage dans les moments les plus difficiles. En espérant à
l'avenir un vol toujours aussi lointain...
A mon grand-père qui aurait été très fier de me voir me hisser au sommet du Mont Doctorat.

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RESUME
L’histoire naturelle du cancer implique des interactions entre la tumeur et les mécanismes de défense
de l’hôte, tout particulièrement avec le système immunitaire adaptatif. Ainsi la transformation de cellules
normales en cellules malignes peut engendrer l’expression d’antigènes tumoraux reconnus par les
lymphocytes T. Plusieurs sous-populations de lymphocytes T (LT) CD4 contrôlent les réponses
antitumorales, parmi elles, les LT CD4 helper de type-1 (Th1) jouent un rôle activateur majeur de l’immunité
à médiation cellulaire antitumorale. Ils deviennent actifs grâce à la reconnaissance des peptides de 15 à 20
acides aminés dérivés d’antigènes tumoraux et présentés par les molécules HLA de classe II. Ils sont
nécessaires à l’induction et la fonction des cellules effectrices dirigées contre les tumeurs notamment les
lymphocytes T CD8 cytotoxiques (CTL). De plus la présence de lymphocytes CD4 Th1 infiltrant les tumeurs
est souvent associée à un bon pronostic chez les patients.
A l’aide d’un modèle in vitro chez l’homme et in vivo chez des souris transgéniques HLA, nous avons
identifié quatre nouveaux peptides CD4 dérivés de la télomérase (TERT) un antigène de tumeur exprimé
dans la majorité des cancers humains. Ces peptides appelés «Universal Cancer Peptide, UCP» se lient à la
majorité des allèles HLA-DR et sont capables d’activer spécifiquement les LT CD4 de type-1.
Des LT CD4 circulants spécifiques des UCP sont naturellement détectables dans plusieurs cancers humains
mais absents chez des individus sains. Des clones T CD4 spécifiques des UCP générés à partir des
lymphocytes de patients, produisent de forts taux d’IFN, TNF, et d’IL-2, cytokines associées à la
polarisation Th1. L’analyse par ELISPOT IFN, de LT CD4 anti-UCP circulants au sein d’une cohorte de 84
patients atteints de cancers bronchiques métastatiques a montré la présence naturelle de ces lymphocytes
chez 38 % des patients. De plus un effet bénéfique de la présence de cette réponse sur la survie globale a été
observé chez les patients ayant une réponse clinique objective après chimiothérapie (13 vs 10 mois, P< 003).
In vivo, l’immunisation de souris transgéniques HLA-A2/HLA-DR1 (Tg A2/DR1) avec les peptides UCP
stimule des réponses T CD4 spécifiques caractérisées par une polarisation Th1. Nous avons montré que la
présence in vivo de LT CD4 anti-UCP est nécessaire pour l’induction de réponses CTL antitumorales
efficaces. Ainsi chez des souris co-immunisées en présence d’un peptide UCP, on observe un accroissement
en nombre et de la qualité des réponses CTL proportionnellement à l’aide délivrée par les LT CD4 anti-UCP.
L’induction de LT CD4 anti-UCP s’accompagne également d’une activation des cellules dendritiques in vivo
via un mécanisme impliquant CD40L, IFN et GM-CSF. Dans un modèle de mélanome transplantable chez
les souris Tg A2/DR1 nos résultats ont montré qu’une vaccination thérapeutique comportant un peptide UCP
favorise un meilleur recrutement de CTL fonctionnels dans les tumeurs et améliore ainsi l’efficacité
antitumorale du vaccin.
Ces résultats confirment le rôle antitumoral majeur des lymphocytes CD4 Th1 et soulignent l’intérêt
clinique de stimuler des réponses T CD4 spécifiques d’antigènes tumoraux de relevance clinique comme
TERT.
Mots Clés : lymphocytes T CD4, peptide helper restreint HLA-DR, télomerase, CTL, tumeur

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ABSTRACT
Recent advances in immunology have now validated the concept of cancer
immunosurveillance and the leading role of adaptative T cell immunity. Until a few years ago,
antitumor CD8 T cell responses have been the most studied due to their direct cytotoxic activity on
tumor cells. On the other hand, study of antitumor CD4 T cell responses are even more challenging
because of the heterogeneity and plasticity of the various CD4 T cells subpopulations described.
Among them, CD4 T helper type-1 cells (Th1), mainly characterized by the production of IFN,
control the activation of antitumor cellular immunity. Thus, stimulation of specific CD4 Th1 cells may
have a major interest for the development of anticancer immunotherapies. During this research thesis,
we characterized novel HLA class II epitopes derived from a relevant tumor antigen, telomerase
(TERT), and studied their capacities to stimulate specific CD4 Th1 cell responses.
Using a method based on predictive immunology, we identified 4 peptides derived from
TERT, referred as « Universal Cancer Peptides » (UCPs), enable to bind the most commonly found
HLA-DR alleles in human. Using HLA-A2/HLA-DR1 transgenic mouse model, we first evaluated the
in vivo immunogenicity of these peptides. Immunization of mice with UCPs induces high avidity
specific CD4 T cells. The study of their polarization showed that UCP-specific CD4 T cells do not
produce IL-4, -5, -10 or -17 cytokines, excluding a Th1, Treg or Th17 differentiation. In contrast, we
measured high amount of IFN and IL-2 which characterize a Th1 pattern. The study of helper role
allow us to demonstrate that CD8 peptide-based vaccinations in presence of UCPs enhance the
efficacy of tumor specific CTL responses. Indeed, the intensity of these responses is strongly
correlated with that of UCP-specific CD4 T cells induced in vivo. Furthermore, the stimulation of
UCP-specific CD4 T cells promotes activation and IL-12 release by dendritic cells through a
mechanism that involves IFN, GM-CSF and CD40L. We also demonstrated the antitumor efficacy of
UCPs during a therapeutic vaccination in mice, as well as their capacity to foster the recruitment of
specific CD8 T cells at the tumor site. In addition, the presence of naturally occurring UCP-specific
CD4 T cell responses was found in different types of cancers such as leukemia, lung, colorectal or
renal cancers. A study conducted in a cohort of 84 metastatic lung cancer patients revealed a
synergistic effect of spontaneous UCP-specific CD4 Th1 and chemotherapy-treatment.
Altogether, this study provides further evidences that stimulation of antitumor CD4 Th1 cells
is a powerful method to improve cancer vaccines and also highlights the interest of TERT-derived
UCPs for the innovative monitoring of antitumor CD4 T cell responses.
Keywords : CD4 helper T cells, HLA-DR restricted peptide, telomerase, CTL, cancer

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Table des matières
LISTE DES ABREVIATIONS..............................................................................................................7
LISTE DES FIGURES........................................................................................................................8
LISTE DES TABLEAUX.......................................................................................................................9
AVANT-PROPOS.................................................................................................................................10
CONTEXTE SCIENTIFIQUE …........................................................................................12
I. LES REPONSES T CD4 ANTITUMORALES ............................................................................. 13
1. ROLE DES DIFFERENTES SOUS-POPULATIONS DE LT CD4 DANS LES CANCERS ........................... 13
1.1. LES REPONSES T CD4 ACTIVATRICES ............................................................................................. 14
1.1.1. Différenciation et rôle des Th1 .................................................................................................... 14
1.1.2. Nouvelle population de LT CD4 à activité antitumorale : les Th9 ............................................. 20
1.2. LES LT CD4 ASSOCIES A UNE IMMUNOSUPPRESSION : LES TREG .................................................. 21
1.3. ROLE AMBIVALENT DES TH2 ET TH17 ............................................................................................ 28
1.3.1. Les lymphocytes Th2 .................................................................................................................. 28
1.3.2. Les lymphocytes Th17 ................................................................................................................ 32
1.4. AUTRES POPULATIONS DE LT CD4 HELPER ................................................................................... 37
2. HETEROGENICITE ET PLASTICITE DE LA POLARISATION DES LYMPHOCYTES T CD4 HELPER .. 38
II. LES ANTIGENES ASSOCIES AUX TUMEURS ...................................................................... 43
1. ROLE DES ANTIGENES TUMORAUX DANS L’IMMUNOSURVEILLANCE DES CANCERS ................... 43
2. CLASSIFICATION DES ANTIGENES TUMORAUX ............................................................................... 44
2.1. LES ANTIGENES MUTES A SPECIFICITE UNIQUE (TSA) ................................................................... 44
2. 2. LES ANTIGENES DU GROUPE CANCER / TESTIS ............................................................................... 45
2.3. LES ANTIGENES DE DIFFERENCIATION ............................................................................................ 45
2.4. LES ANTIGENES SUREXPRIMES ....................................................................................................... 46
2.5. LES ANTIGENES VIRAUX ................................................................................................................. 46
3. LA TELOMERASE: ANTIGENE TUMORAL CIBLE POUR LES LYMPHOCYTES T ............................... 49
3.1. STRUCTURE DE LA TELOMERASE .................................................................................................... 49
3.2. ROLE DE LA TELOMERASE DANS L’ONCOGENESE ........................................................................... 51
3.3. EXPRESSION ET REGULATION DE LA TELOMERASE DANS LES CANCERS ........................................ 53
III. PRESENTATION ET IDENTIFICATION DES PEPTIDES RESTREINTS PAR LE CMH
DE CLASSE II ..................................................................................................................................... 57
1. DISTRIBUTION ET REGULATION DE L’EXPRESSION DES CMH II .................................................. 57
2. LES VOIES DE PRESENTATION ANTIGENIQUE PAR LE CMH II ...................................................... 61
2.1. PRESENTATION DIRECTE DES ANTIGENES EXOGENES ..................................................................... 61
2.2. L’AUTOPHAGIE DANS LA CROSS-PRESENTATION DES ANTIGENES DE TUMEURS ............................ 65
3. STRATEGIE D’IDENTIFICATION D'EPITOPES T CD4 ANTITUMORAUX .......................................... 68
3.1. LA STRATEGIE PAR ELUTION DE PEPTIDES ...................................................................................... 69
3.2. APPROCHE BASEE SUR LES TILS ..................................................................................................... 69
3.3. CRIBLAGE DE LIBRAIRIES DE PEPTIDES CHEVAUCHANTS ............................................................... 69
3.4. STRATEGIE PREDICTIVE .................................................................................................................. 70