optimisation de l`immunothérapie non spécifique du cancer

CHERIFA AYARI
OPTIMISATION DE L’IMMUNOTHÉRAPIE NON
SPÉCIFIQUE DU CANCER SUPERFICIEL DE LA
VESSIE
Thèse présentée
à la Faculté des études supérieures et postdoctorales de l’Université Laval
dans le cadre du programme de doctorat en immunologie-microbiologie
pour l’obtention du grade de Philosophiae Doctor (Ph.D.)
DÉPARTEMENT D’IMMUNOLOGIE-MICROBIOLOGIE
FACULTÉ DE MÉDECINE
UNIVERSITÉ LAVAL
QUÉBEC
2012
© Cherifa Ayari, 2012

i
Résumé
Le cancer superficiel de la vessie (CSV) présente un taux élevé de récidive (60%). De ces
récidives 10 à 15% progresseront vers un cancer infiltrant beaucoup plus dangereux. La
résection transurétrale (RTU) des tumeurs superficielles est souvent suivie
d’immunothérapie intravésicale par le BCG (Bacille-Calmette-Guérin) afin de prévenir la
récidive et la progression ; cependant ce traitement échoue dans 40% des cas. De plus, la
sévérité des effets secondaires empêche plusieurs patients de tolérer un traitement complet.
La prédiction de la réponse au BCG et le développement de traitements alternatifs s’avèrent
donc nécessaires. Nous avons d’abord évalué la signification clinique de la présence de
cellules dendritiques matures infiltrant la tumeur (CDIT) et de macrophages associés aux
tumeurs (MAT) dans des CSV à bas risque, traités seulement par RTU. La présence de
CDIT a permis d’identifier des patients à risque élevé de progression. Chez des patients à
haut risque de récidive et de progression traités au BCG, nous avons observé que ceux qui
ont un haut niveau d'infiltration par des CDIT ou des MAT ne répondaient pas efficacement
au BCG. Dans un deuxième volet, j’ai exploré la possibilité d’utiliser d’autres agents
théarapeutiques pouvant se combiner au BCG ou le remplacer pour stimuler la réponse
antitumorale. Pour un tel rôle j’ai choisi les agonistes des Toll-like receptors (TLR). Les
TLR, principalement exprimés par les cellules du système immunitaire et quelques cellules
épithéliales, jouent un rôle important dans l’immunité innée en reconnaissant des motifs
moléculaires conservés de pathogènes. J’ai d’abord montré que les TLR sont exprimés et
fonctionnels dans des cellules urothéliales normales et tumorales. Par la suite, j’ai démontré
que le poly(I :C), agoniste du TLR3, a un effet cytotoxique et antiprolifératif direct sur des
lignées de cancer de vessie. Dans les cellules MGH-U3, il induit également la sécrétion de
cytokines pro-inflammatoires et induit fortement l’expression des molécules du CMH de
classe I alors que le BCG a très peu d’effet sur l’immunogénicité de ces cellules. Un essai
d’inhibition de croissance tumorale utilisant le modèle de cancer de vessie murin MBT-2 a
montré que l’utilisation combinée du BCG et du poly(I :C) inhibe très significativement la
croissance tumorale alors que chacun des produits utilisés seuls n’avait pas d’effet
significatif. Notre étude suggère que le poly(I :C) dû à ses effets anti-néoplasiques pourrait
améliorer l’efficacité thérapeutique du BCG dans l’immunothérapie du CSV.

ii
Abstract
Non-muscle invasive bladder cancer (NMIBC) is characterized by a high rate of recurrence
(60%). Ten to fiftheen % of the recurrences will progress toward muscle-invasive tumors,
which are more dangerous. Transurethral resection (TUR) of non-muscle invasive tumors is
frequently followed by intravesical immunotherapy using BCG (bacillus Calmette-Guérin)
to prevent recurrence and progression but this treatment fails in 40% of cases. Moreover,
the severity of the side effects prevents many patients to comply with the whole treatment.
Tools to predict the response to BCG and the development of alternative treatments are
therefore required. We first evaluated the clinical significance of the presence of tumor
infiltrating mature dendritic cells (TIDCs) and of tumor-associated macrophages (TAMs) in
low-risk NMIBCs treated only by TUR. The presence of TIDCs allowed the identification
of patients that were at high risk of progression. In patients with NMIBCs at high risk of
recurrence and progression treated with BCG, we observed that those with a high level of
MAT or TIDC infiltration did not respond efficiently to BCG. In the second part of my
work, I have explored the possibility to use other immunomodulatory agents to replace or
complement BCG immunotherapy. I therefore selected toll-like receptors (TLRs) agonists
for this purpose. TLRs, which are mainly expressed in immune cells but also epithelial
cells, play an important role in the innate immunity by recognizing molecular patterns that
are conserved between pathogens. I have first showed that TLRs are expressed and
functional in normal and tumor urothelial cells. Then, I showed that poly(I:C), a TLR3
agonsist, has direct cytotoxic and antiproliferative effects on bladder cancer cell lines. In
MGH-U3 cells, it induces the secretion of proinflammatory cytokines and expression of
major histocompatibility class I molecules whereas BCG has little effect on the
immunogenicity of these cells. A growth inhibition assay using the MBT-2 murine bladder
cancer model showed that the combination of poly(I:C) and BCG inhibited very
significantly the growth of bladder cancer cells whereas each product alone had no
significant effect. Our study suggests that poly(I:C), due to its anti-tumoral effects, could
improve the therapeutic efficacy of BCG for the immunotherapy of NMIBCs.

iii
Avant-Propos
Je tiens à remercier mon directeur de recherche, le Dr Yves Fradet d’avoir accepté de
diriger mes travaux de doctorat et de m’avoir accordé son support matériel. Je le remercie
pour sa confiance et pour toutes les discussions, que nous avons eues. Je tiens à lui
témoigner ma gratitute de m’avoir donné la chance de faire partie de son équipe de
recherche.
Je tiens à remercier ma co-directrice de recherche, le Dr Hélène LaRue pour sa patience au
cours de ces cinq longues années, de sa confiance et de son encadrement aussi bien
professionnel que moral. J’ai beaucoup apprécié l’ambiance d’esprit de famille, de
solidarité et d’entreaide qu’elle a su préserver au laboratoire.
Je n’aurai jamais les mots adéquats pour témoigner ma gratitude pour le Dr Alain Bergeron,
qui était pour moi un support professionnel et moral inestimables. Je le remercie du fond de
mon âme. Sans son support, cette thèse ne serait jamais devenue une réalité. Tout ce que
j’ai appris de lui sera gravé à jamais dans ma mémoire (et ma thèse aussi).
Je tiens à remercier Hélène Hovington pour sa grande compétence dans les techniques
d’histologie et d’organisation du laboratoire. Je suis reconaissante d’avoir pu bénificier de
son expertise. Je remercie aussi mes autres collègues que ce soit pour leur support
technique ou moral, pour l’ambiance fraternelle et pour l’esprit de groupe. Merci Claire M.,
Valérie P., Ehsan D., Bertrand N., Laurence B., Hervé B., Michèle O., Florin C. et tous
ceux qui ont croisé mon chemin… Merci à toutes et tous !
Je tiens à remercier le personnel de l’animalerie Émilie Chouinard, Andrée Roberge,
Mélissa Guignard pour leur en support technique et pour leur grande compétence et
disponibilité.
Je remercie également Nancy Roberge, Chantal Courtemanche et Annick Lalonde du
laboratoire de l’interface clinique pour l’encadrement dans les techniques de cytométrie de
flux.

iv
Je remercie Carl St-Pierre pour son support ainsi que Dre. Anne Loranger pour leur support
technique en microscopie confocale.
Je remercie les Drs Alexandre Zlotta, Denis Leclerc et Jacques Huot pour avoir accepté
d’évaluer ma thèse. J’apprécie vraiment !
Je remercie ma très chère famille pour m’avoir enseigné les bonnes valeurs de la vie,
d’avoir eu confiance en moi et de m’avoir donné tant d’attention, d’amour et
d’encouragements. Je la remercie, également, d’avoir accepté et supporté mon absence au
cours de ces longues années. J’apprécie cet énorme sacrifice !