Les cellules dendritiques

es cellules dendritiques, individualisées par Steinman
et Cohn en 1973, du fait de leur aspect morpholo-
gique caractérisé par de nombreux prolongements
cytoplasmiques sous forme de dendrites, suscitent aujourd’hui
un intérêt croissant en cancérologie en raison de leur rôle dans
l’induction d’une immunité antitumorale.
NOSOLOGIE
On distingue trois types de cellules dendritiques.
■Les cellules dendritiques d’origine myéloïde se différencient
à partir de précurseurs médullaires hématopoïétiques CD34+,
sous l’influence de différentes cytokines. Les cellules de Lan-
gerhans de la peau et les cellules dendritiques tissulaires sont
incluses dans ce groupe. Ces cellules dendritiques représentent
environ 0,1 % des leucocytes du sang. En raison du développe-
ment récent des connaissances sur ces cellules et de leur utili-
sation dans des protocoles de vaccination antitumorale, cette
revue leur sera consacrée.
■Les cellules dendritiques folliculaires sont présentes dans
les follicules lymphoïdes des ganglions et dans la rate. Elles ne
sont pas d’origine hématopoïétique. Elles jouent un rôle essen-
tiel dans l’activation des lymphocytes B mémoires par leur
capacité à présenter des antigènes à leur membrane de façon
prolongée.
■ Les cellules dendritiques d’origine lymphoïde ont été identi-
fiées récemment. Leur rôle reste obscur.
PROPRIÉTÉS
Les cellules dendritiques sont considérées comme les “cellules
sentinelles” du système immunitaire. En effet, de par leur
localisation préférentielle au niveau des différentes
muqueuses, elles sont les premières en contact avec les patho-
gènes ou des protéines étrangères introduites dans l’organisme.
Ces cellules dendritiques immatures vont internaliser ces anti-
gènes exogènes par endocytose ou macropinocytose, permettre
la dégradation de cet antigène sous forme de peptides (protéo-
lyse de l’antigène) et l’association de ces peptides aux molé-
cules HLA de classe I ou II. Sous l’influence de signaux
inflammatoires locaux telle la production de cytokines
(TNFα), ces cellules dendritiques immatures vont migrer via
les vaisseaux lymphatiques vers les zones T des ganglions
lymphatiques (cortex profond). Elles présentent alors les pep-
tides antigéniques associés aux molécules HLA de classe I ou
II aux lymphocytes T CD4 ou CD8. Elles développent de
longs prolongements cytoplasmiques (dendrites) permettant un
contact cellulaire étroit avec de nombreux lymphocytes T. Ces
cellules sont alors appelées cellules interdigitées.
Les cellules dendritiques sont des cellules “professionnelles”,
spécialisées dans la présentation de l’antigène aux lympho-
cytes T. Elles seraient les seules cellules présentatrices d’anti-
gènes capables d’induire une immunisation primaire de type
cellulaire pour un antigène donné. Ce sont les cellules les plus
efficaces pour induire une réaction allogénique.
PHÉNOTYPE
La figure 1 schématise les voies de différenciation des cellules
dendritiques à partir de précurseurs hématopoïétiques CD34+
ou de monocytes CD14+.
La cellule dendritique immature a un rôle essentiel dans la
capture de l’antigène, ce qui explique certaines caractéristiques
phénotypiques telles leur activité importante de macropinocy-
tose et de phagocytose, l’expression de certains récepteurs Fc
(CD32) permettant l’internalisation de complexes immuns et
de récepteurs aux mannoses fixant les antigènes riches en man-
nose. Les molécules HLA de classe II sont principalement
intracytoplasmiques. Au contraire, la cellule dendritique
mature spécialisée dans la présentation de peptides antigé-
niques aux lymphocytes T se caractérise par la forte expression
membranaire de molécules HLA de classe II, associées à des
peptides, ainsi que des molécules de costimulation B7-1
(CD80), B7-2 (CD86), CD40, ICAM1 conduisant à une activa-
tion optimale des lymphocytes T. L’expression des marqueurs
de différenciation CD83 et CMRF 44 serait assez restreinte à
cette population de cellules dendritiques matures et ces mar-
queurs sont utilisés comme outil diagnostique en complément
du marqueur S100. Les antigènes de différenciation CD14 et
CD1a aident à distinguer respectivement les macrophages/
monocytes des cellules dendritiques.
*Unité d’immunologie clinique, INSERM 255, Institut Curie, 26, rue d’Ulm,
75248 Paris.
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La Lettre du Cancérologue - volume VII - n° 1 - janvier-février 1998
Les cellules dendritiques
● E. Tartour*, R.S. Lee*
L
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CD34+
CD1a+
CD1a+
CD14+
CD1a+
CD1a+
CD1a+
CD14+
CD14+
Macrophages
Cellules dendritiques
immatures
Cellules-souches
Monocytes
GM-CSF + TNFα
GM-CSF + TNFα
Cellules dendritiques
Cellules de Langerhans
(Granules de Birbeck +)
GM-CSF + TNF
M-CSF
GM-CSF + IL4
TNFα ou
signaux inflammatoires
Cellules dendritiques
matures
CD14+/-, CD1a+, HLA classe II+,
B7+, R-Mannose++, CD32+,
CD83+/-, CMRF-44 +/-
CD14-, CD1a+, HLA classe II++,
B7++, R-Mannose+/-, CD32-,
CD83+, CMRF-44 ++
Figure 1. Origine et différenciation des cellules dendritiques.
PRODUCTION ET PURIFICATION
Ce sont les nouvelles méthodes de purification et d’expansion
in vitro de ces cellules qui ont permis l’explosion actuelle des
travaux sur les cellules dendritiques.
Les cellules dendritiques peuvent être amplifiées in vitro à par-
tir de cellules-souches CD34+ isolées de la moelle osseuse, du
sang de cordon ou du sang périphérique après mobilisation de
ces précurseurs par du G-CSF. Ces cellules sont alors cultivées
en présence de GM-CSF et de TNFα. Par cette approche,
106cellules dendritiques sont en moyenne générées après
3 semaines de culture in vitro, à partir de 104cellules CD34+
médullaires.
L’addition d’autres facteurs comme le Flt3 ligand ou le cKit
ligand pourrait améliorer le rendement de ces cultures.
Dans d’autres protocoles, les cellules dendritiques sont pro-
duites à partir de monocytes du sang périphérique isolés par
adhérence ou par élutriation, puis mis en culture en présence
d’IL4 et de GM-CSF pendant 5 à 7 jours. Ainsi, par cette
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méthode, 3 à 8.106cellules dendritiques sont obtenues à partir
de 40 ml de sang total.
Initialement isolées par des méthodes physiques de gradient
cellulaire s’appuyant sur leur faible densité, elles sont
aujourd’hui purifiées par immunosélection négative ou posi-
tive à l’aide d’anticorps. Elles n’expriment pas les marqueurs
présents dans les autres populations leucocytaires de lympho-
cytes T (CD3), de lymphocytes B (CD19, CD20), de cellules
“natural killer” (CD16, CD56) et de neutrophiles (CD15). Les
techniques de cytométrie de flux avec tri cellulaire à l’aide
d’anticorps anti-CD1a ou des nouveaux anticorps monoclo-
naux dirigés contre les molécules CD83 et CMRF 44 expri-
mées de façon préférentielle par les cellules dendritiques
matures sont également utilisées pour purifier ces cellules.
RATIONNEL DE L’UTILISATION DES CELLULES
DENDRITIQUES EN CANCÉROLOGIE
La cellule dendritique est responsable in vivo de la
présentation des antigènes tumoraux
À la suite des travaux pionniers du groupe de T. Boon, il appa-
raît clairement aujourd’hui que les cellules tumorales expri-
ment des antigènes tumoraux pouvant être reconnus par des
lymphocytes T spécifiques. Néanmoins, la cellule tumorale
n’est pas une bonne cellule présentatrice d’antigène car elle
n’exprime pas à sa membrane des molécules de costimulation
lymphocytaire (B7), et des anomalies de régulation des molé-
cules HLA de classes I et II associées aux tumeurs ont été
décrites. Par ailleurs, des expériences de “cross priming” ont
démontré dans des modèles tumoraux murins que les antigènes
tumoraux cibles d’une attaque immunologique n’étaient pas
présentés directement de la cellule tumorale aux lymphocytes T
mais nécessitaient l’intervention de cellules dendritiques res-
ponsables, en fait, de l’immunisation contre ces antigènes.
Après transfection de tumeurs avec l’ADNc du GM-CSF,
cytokine induisant la différenciation des cellules dendritiques,
l’augmentation de l’immunogénicité de ces tumeurs et leur
rejet chez l’animal suggèrent également un rôle des cellules
dendritiques dans ces modèles.
Cellules dendritiques : marqueurs pronostiques
en cancérologie
D’après des études immunohistochimiques à l’aide d’anticorps
anti-S100, la présence de cellules dendritiques en grand
nombre dans le stroma tumoral de cancers des voies aérodiges-
tives supérieures, bronchiques, digestives, du col de l’utérus et
de la prostate est associée à un meilleur pronostic clinique.
Dans les mélanomes, la proportion de cellules de Langerhans
infiltrant les tumeurs diminue avec la progression de la
maladie.
Anomalies fonctionnelles des cellules dendritiques en
cancérologie
Par différents mécanismes, il semble que la cellule tumorale
inhibe certaines activités fonctionnelles des cellules
dendritiques infiltrant les tumeurs et empêche ainsi une
réaction immunitaire antitumorale de se développer.
Ainsi, le groupe de Gabrilovich a montré que, chez des souris
porteuses de tumeurs, les cellules dendritiques présentaient
différentes anomalies phénotypiques et fonctionnelles les ren-
dant moins efficaces dans leur capacité à présenter des anti-
gènes tumoraux. Chez l’homme, les cellules dendritiques infil-
trant les tumeurs du rein et de la prostate semblent garder un
phénotype immature (CD83-, CMRF 44) peu fonctionnel.
Différentes molécules sécrétées par la cellule tumorale comme
l’interleukine 10 ou le VEGF (Vascular Endothelial Growth
Factor) pourraient être responsables d’une absence de différen-
ciation et d’une perte de fonctionnalité des cellules dendri-
tiques infiltrant les tumeurs.
Le rôle majeur joué par les cellules dendritiques dans l’induc-
tion d’une immunité antitumorale et leur état d’anergie ou
d’absence de recrutement au site tumoral observé in vivo
représentent donc le rationnel des stratégies visant à activer et
sensibiliser in vitro ces cellules dendritiques avec des anti-
gènes tumoraux dans un but vaccinal.
ROLE DES CELLULES DENDRITIQUES DANS L’INDUCTION
D’UNE IMMUNITÉ ANTITUMORALE
Induction in vitro de lymphocytes T cytotoxiques dirigés
contre des antigènes tumoraux
Différents arguments cliniques et expérimentaux suggèrent
que l’induction de lymphocytes T cytotoxiques antitumoraux
est le plus souvent corrélée à une réponse clinique antitumo-
rale. Or, différentes propriétés des cellules dendritiques leur
confèrent un avantage majeur par rapport aux autres types de
cellules présentatrices d’antigènes pour générer une réponse
immunologique cellulaire antitumorale. Ainsi, les cellules den-
dritiques présentent des peptides dérivés d’antigènes exogènes
de façon HLA classe I restreinte pouvant être reconnus par des
lymphocytes T CD8 cytotoxiques tandis que la majorité des
autres types cellulaires internalisent ces antigènes exogènes
dans la voie endosomale, conduisant à une présentation des
peptides par les molécules HLA de classe II. Par ailleurs, ces
cellules dendritiques sécrètent, lors de cette présentation anti-
génique, de grandes quantités d’interleukine 12, cytokine
jouant un rôle majeur dans l’induction d’une réponse immuni-
taire de type cellulaire.
Différents groupes ont montré qu’une immunisation in vitro à
l’aide de cellules dendritiques pouvait générer des lympho-
cytes T cytotoxiques contre des peptides dérivés des transcrits
de fusion abl-bcr dans la leucémie myéloïde chronique, de la
tyrosinase, de Mart 1 et de gp100 dans le mélanome,
d’Her2/neu dans le cancer du sein ou de PSMA (Prostate Spe-
cific Membrane Antigen) dans le cancer de la prostate.
Réponse clinique antitumorale dans des modèles
expérimentaux murins après immunothérapie adoptive avec
des cellules dendritiques
Le tableau I résume les travaux démontrant clairement une
efficacité antitumorale des cellules dendritiques sensibilisées
avec différents antigènes tumoraux. Cet effet est observé aussi
bien dans des protocoles de vaccination empêchant le dévelop-
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-3 LL Mut 1 Mayordomo J.I.
(carcinome pulmonaire) (peptides) Prévention croissance 1995
-C3-HPV 16 HPV 16 E7 tumorale
(fibroblaste transfecté (peptides) Moelle osseuse
avec HPV 16) + GM-CSF-IL4 Traitement tumeurs
-MO5-Ova Ovalbumine (Ova) établies
(mélanome transfecté (peptides)
avec Ova)
f1-βGal βGal sous forme Moelle osseuse Prévention croissance Paglia P.
(fibroblaste transformé de protéine soluble + GM-CSF tumorale 1996
et transfecté avec βGal) ou lignée
dendritique
(D2SC/1)
B16-Ova Ovalbumine Moelle osseuse Prévention croissance Celluzzi C.M.
(mélanome transfecté (peptides) + GM-CSF-IL4 tumorale 1996
avec Ova)
MCA-205 Élution acide Moelle osseuse Traitement tumeurs Zitvogel L.
(fibrosarcome) de peptides + GM-CSF-IL4 établies 1996
TS/A (adénocarcinome
mammaire)
3T3-p53 p53 muté Moelle osseuse Traitement tumeurs Gabrilovich D.I.
(fibroblaste transfecté (peptides) + GM-CSF-IL4 établies 1996
avec p53 mutée humaine)
MC38 Fusion tumeurs- Moelle Traitement métastases Gong J.
(adénocarcinome) cellules dendritiques + GM-CSF établies 1997
NFSA-Mart1 Mart 1 Moelle osseuse Prévention croissance Ribas A.
(fibrosarcome transfecté (Adénovirus) + GM-CSF-IL4 tumorale 1997
avec Mart 1) Traitement tumeurs
établies
CT26-βGal βGalactosidase Moelle osseuse Prévention croissance Song W.
(adénocarcinome colique (Adénovirus) + GM-CSF-IL4 tumorale 1997
transfecté avec b Gal) ou lignée Traitement
dendritique métastases établies
(XS 52) Survie prolongée
CT26-βGal βGalactosidase Moelle osseuse Traitement métastases Specht J.M.
(adénocarcinome colique (Rétrovirus) + GM-CSF- IL4 établies 1997
transfecté avec b Gal)
MC-38-Muc 1 Muc 1 Moelle osseuse Prévention croissance Gong J.
(adénocarcinome (Adénovirus) + GM-CSF tumorale 1997
transfecté avec Muc 1)
Tumeurs Nom et mode Origine Induction d’une Auteurs
de présentation et méthode réponse clinique
de l’antigène de culture antitumorale
tumoral des cellules
dendritiques
Tableau I. Réponse clinique antitumorale dans des modèles expérimentaux murins après immunothérapie adoptive avec des cellules dendritiques.
pement de tumeurs que dans des stratégies thérapeutiques sur
des tumeurs établies. Lorsque l’antigène tumoral est identifié,
l’incubation de cellules dendritiques avec des protéines ou
peptides tumoraux ou la transfection de cellules dendritiques
avec l’ADNc codant pour cet antigène ont été réalisées. Néan-
moins, en l’absence de caractérisation des antigènes tumoraux
potentiels, situation rencontrée le plus souvent en clinique
humaine, des réponses antitumorales ont également été obser-
vées soit en chargeant ces cellules dendritiques avec des lysats
tumoraux, de l’ARN extrait de tumeurs ou des peptides obtenus
par élution acide de tumeurs, soit en fusionnant ces cellules
dendritiques avec des cellules tumorales.
De façon paradoxale, il est apparu que les cellules dendritiques
immatures étaient plus efficaces pour entraîner une protection
tumorale que des cellules dendritiques différenciées et acti-
vées.
Enfin, dans tous ces modèles, des lymphocytes T cytotoxiques
antitumoraux sont générés après immunisation in vivo.
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Chez l’homme...
Le groupe de R. Levy, à Stanford, a traité 4 patients atteints de
lymphome B folliculaire par des cellules dendritiques chargées
avec l’immunoglobuline monoclonale des patients. Tous les
patients ont développé une réponse immunologique de type
cellulaire contre des déterminants antigéniques de
l’immunoglobuline exprimée par leur lymphome. Une réponse
clinique complète et une réponse partielle ont également été
observées. Un protocole de phase I dans des tumeurs
prostatiques, développé par G. Murphy à Washington, utilisant
des cellules dendritiques pulsées avec des peptides dérivés de
la PSMA, a montré une bonne tolérance clinique et quelques
réponses biologiques reflétées par une diminution des
concentrations sériques de PSA. Des protocoles de phase I
sont actuellement réalisés à Pittsburgh (M. Lotze) et à Zurich
(F. Nestlé) chez des patients atteints de mélanomes.
CONCLUSION
Les cellules dendritiques représentent certainement
aujourd’hui l’un des adjuvants les plus puissants pour entraîner
une réponse immunologique cellulaire antitumorale. Les résul-
tats convaincants obtenus dans des modèles expérimentaux
murins placent ce nouvel outil thérapeutique en première ligne
des stratégies d’immunothérapie en cancérologie. Néanmoins,
différentes questions relatives à la formulation de l’antigène
tumoral (peptide, protéine, ADN), au choix des méthodes de
purification et d’expansion de ces cellules et à une meilleure
définition des relations entre leur phénotype et leur fonction
sont encore l’objet de controverses.
L’administration chez la souris d’un nouveau facteur de crois-
sance, le Flt3 ligand, a induit une augmentation in vivo des
cellules dendritiques dans différents tissus et des réponses cli-
niques antitumorales. D’autres travaux ont montré que la
nature et la concentration de l’antigène ainsi que sa voie
d’administration jouaient un rôle important dans le ciblage
préférentiel in vivo de l’antigène vers les cellules dendritiques.
Ainsi se dessinent pour l’avenir deux principales stratégies
d’utilisation des cellules dendritiques en clinique, l’une consis-
tant en leur expansion et sensibilisation à des antigènes tumo-
raux ex vivo suivies d’une réinjection de ces cellules dans des
protocoles d’immunothérapie adoptive, la seconde visant à une
meilleure immunisation de ces cellules in vivo. Un travail
élégant du groupe de L. Falo (Pittsburgh) a récemment montré
qu’une immunisation sous-cutanée avec de l’ADN nu repré-
sentait une approche originale pour sensibiliser préférentielle-
ment in vivo des cellules dendritiques. ■
❏Hart D.N.J. Dendritic cells : unique leukocyte populations which control the
primary immune response. Blood 1997 ; 90 (9) : 3245-87.
❏Mayordomo J.I., Zorina T., Storkus W.J., Zitvogel L.,
Garcia-Prats M.D., DeLeo A.B., Lotze M.T. Bone marrow-derived dendritic
cells serve as potent adjuvants for peptide-based antitumor vaccines. Stem Cells
1997 ; 15 : 94-103.
❏Schuler G., Steinman R.M. Dendritic cells as adjuvants for immune-mediated
resistance to tumors. J Exp Med 1997 ; 186 : 1183-7.
Pour en savoir plus
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