30/09/2017
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Les T-CAR au service de l'immunothérapie des cancers

 

Un premier traitement validé en août 2017 par la FDA américaine
Le premier traitement à base de CAR a été approuvé par la FDA américaine en août 2017 pour le traitement de leucémie chez l'enfant et les jeunes adultes4. Lors des essais cliniques de traitement de leucémies aiguës lymphoblastiques 79% des patients traités avaient survécus 12 mois le traitement. Le coût du traitement appelé Kymriah s'élève à 475'000 dollars américains et n'est facturé qu'en cas de réussite du traitement4.

Il n'y a pas de lymphocyte dans le cerveau
Dans le cerveau, c'est la microglie qui assure le système immuninaite car il n'y a pas de lymphocyte. C'est la raison pour laquelle notre cerveau est le refuge de nombreux virus, herpès par exemple. Les lymphocytes n'ont pas accès dans le cerveau, ils seraient imméiatement détruits. C'est la raison pour laquelle, les vaccins dendritiques DC réalisés avec des lymphocytes prélevés dans le sang du malade et de la tumeur sont inefficaces. Les T-CAR vaccins élaborés avec des lymphocytes prélevés dans le sang du malade et modifiés génétiquement sont eux aussi inefficaces.

Caractéristiques structurelles des lymphocytes T

La structure globale des lymphocytes T est identique, ils se distinguent par leurs TCR toujours accompagné du cluster de différenciation CD3, ainsi que du CD4 ou du CD8 suivant le lymphocyte considéré. En plus du TCR et du CD3, les lymphocytes T expriment un certain nombre de protéines membranaires : des immunoglobulines, des intégrines, des sélectines L, des récepteurs de cytokines, ainsi qu’un certain nombre de cluster de différentiation (CD2CD28 et CD45).
Le TCR
Les TCR sont des récepteurs membranaires caractéristiques des lymphocytes T, on ne les trouve donc nulle part ailleurs. Ils procurent aux LT la propriété de reconnaitre des fragments peptidiques antigéniques associés aux molécules du CMH et ceci de manière spécifique.
Les TCR sont présent sous deux formes qui se distinguent par leur précocité d’expression. En effet les lymphocytes portant le TCR-1 sortent avant ceux qui portent le TCR-2 (les plus courants).Les TCR-1 sont donc ceux exprimés en premier, et sont constitués des chaînes γ et δ. Ils sont associés au cluster de différenciation CD3 mais ne sont en générale pas associés aux clusters CD4 et CD8. Ce type de TCR ne présente qu’un très faible polymorphisme. Les lymphocytes présentant le TCR-1 sont à cheval entre l’immunité innée et l’immunité spécifique ; ils reconnaissent les antigènes présentés par les molécules CD1 qui sont structurellement proches des molécules du CMH-I. Les TCR-2 sont ceux exprimés en deuxièmes, et sont constitués des chaînes α et β. Ils sont associés aux clusters de différenciation CD3 et un des deux clusters de différenciation CD4 et CD8 qui caractérisent le type de lymphocyte (LT-CD4 ou LT-CD8).

Les gènes codant le TCR
Les TCR ont pour rôle de reconnaître les fragments peptidiques antigéniques présentés par le complexe majeur d’histocompatibilité (CMH) et ceci de manière spécifique. Les fragments peptidiques étant très variés, l’organisme humain à du développer des alternatives et ceci par la mise en place de TCR très variés ; on parle de répertoire de TCR. Il est important de préciser qu’un lymphocyte ne possède qu’un seul type de TCR exprimé en plusieurs exemplaires.Chaque chaîne α, β, γ, δ, vont être codées par plusieurs gènes qui ne vont être fonctionnels que dans la lignée T.Les chaînes α et γ sont codées chacune par 3 gènes : un gène V (pour variable), un gène J (pour jonction) et un gène C (pour constante).Les chaînes β et δ vont être codées par 4 gènes, les même que précédemment plus un gène D (pour diversité). Pour chacune de ces chaînes il existe plusieurs gènes V, plusieurs gènes J, plusieurs gènes D et plusieurs gènes C. Au niveau des précurseurs de la lignée T (cellules qui arrivent au thymus), ces gènes sont en configuration germinale, autrement dit ces gènes sont non fonctionnels étant éloignés les uns des autres sur les chromosomes.

Les clusters de différenciation : CD3, CD4 et CD8
Les clusters de différenciation sont des molécules associées au TCR et ayant des fonctions complètement différentes les uns des autres. Les LT présentent le TCR associé avec le complexe CD3, plus un des deux clusters de différentiation CD4 ou CD8.
Le CD3.
Le CD3 est indispensable à l’expression du TCR.
Le CD4
C'est une protéine monomérique membranaire présentant 4 domaines immunoglobuline-like et associé au TCR. Le CD4 est exprimé par certains lymphocytes T (LT-CD4), leur permettant de reconnaître les molécules du CMH-II présentent à la surface des cellules présentatrices d’antigène, au niveau de la région immunoglobuline-like formée par les domaines β2-microglobuline et α3 (cf. chapitre Complexe majeur d’histocompatibilité). Il joue donc un rôle dans le renfort de l’interaction entre le LT et la cellule présentatrice d’antigène, ainsi que dans la transmission du signal aux LT.
Le CD8
Le CD8 est exprimé par certains lymphocytes (LT-CD8), leur permettant de reconnaître les molécules du CMH-I présentent à la surface de cellules cibles, au niveau de la région immunoglobuline-like formée par les domaines α2 et β2 (cf. chapitre Complexe majeur d’histocompatibilité). Il joue ainsi un rôle dans le renfort de l’interaction entre le LT et la cellule cible, ainsi que dans la transmission du signal aux LT.

Les cellules CAR T ingénierées
Le rôle du système immunitaire consiste à protéger l’organisme contre l’agression des agents pathogènes ou d’éléments nocifs qui lui sont externes, en les identifiant par le biais de leur signature moléculaire (antigène du « non soi »). L’une des fonctions principales du système immunitaire est de distinguer le « soi », par la reconnaissance d’antigènes normalement présents dans l’organisme (et portés par les cellules, les protéines, les sucres ou les lipides), du « non-soi », par la détection d’antigènes anormaux ou étrangers. Les cellules cancéreuses parviennent, en partie, à se multiplier parce qu’elles trompent le système immunitaire qui les considère comme des cellules du « soi », bien qu’elles expriment des antigènes anormaux. Une tolérance immunitaire apparaît donc lorsque le système immunitaire ne parvient pas à reconnaître et attaquer les tumeurs. Rompre la tolérance immunitaire est un aspect important de la plupart des thérapies d’immuno-oncologie car cela permet au système immunitaire de reconnaître les tumeurs comme « non-soi » et de mener à la destruction des cellules tumorales. Il s'agit de créer des cellules T génétiquement modifiées pour exprimer un Récepteur Antigénique Chimérique (CAR), et conçues pour cibler et détruire les cellules cancéreuses. Les Récepteurs Antigéniques Chimériques sont des molécules artificielles qui, lorsqu'elles sont présentes à la surface des cellules immunitaires effectrices, permettent à ces dernières de reconnaître une protéine déterminée (antigène) et de déclencher l'élimination des cellules qui portent cet antigène sur leur surface (cellules cibles). Les cellules du système immunitaire – souvent les lymphocytes T - peuvent être ingénieriées afin d’exprimer un CAR capable de reconnaître certaines protéines présentes à la surface des cellules cancéreuses. Lors du contact entre la cellule effectrice et la cellule ciblée, la reconnaissance de l’antigène activera les effecteurs en leur transmettant un signal d’attaque des cibles, menant à la destruction des cellules cancéreuses.

Les T-CAR sont des cellules modifiées génértiquement ***
Les CAR, agents chimériques sont des molécules artificielles ui, lorsqu'elles sont présentes à la surface des cellules immunitaires effectrices, permettent à ces dernières de reconnaître des protéines déterminées, également appelées antigènes, qui sont présents à la surface des autres cellules.
 Ces récepteurs sont typiquement utilisés pour greffer un anticorps dérivé d'une cellule unique, ou un anticorps monoclonal, sur un lymphocyte T, lui fournissant un mécanisme de ciblage spécifique pour rechercher, identifier, interagir avec et détruire les cellules tumorales portant un antigène spécifique à cette tumeur, également connu sous le nom d'antigène associé à une tumeur, ou TAA. Ces récepteurs sont en voie de devenir l'une des approches les plus prometteuses dans la lutte contre le cancer grâce au développement de thérapies adoptives de transfert de cellules. Il est en effet possible de modifier des cellules du système immunitaire (généralement des lymphocytes T) de façon à ce qu'elles expriment un CAR capable de reconnaître des protéines présentes à la surface des cellules cancéreuses. Dès que les cellules effectrices et les cellules cibles entrent en contact, la reconnaissance de l'antigène active les cellules effectrices en leur donnant le signal d'attaquer leurs cibles, ce qui conduit à la destruction des cellules cancéreuses. Les CAR sont conçus par combinaison de domaines issus de différentes protéines, chacun d'entre eux permettant à la molécule chimérique de remplir des fonctions précises. L'architecture de CAR la plus courante est caractérisée par un domaine extracellulaire comprenant une région qui reconnaît l'antigène cible et une région intermédiaire qui la relie au domaine transmembranaire (la partie de la protéine traversant la membrane cellulaire). Ensuite, un domaine intracellulaire est chargé de transmettre un signal d'activation vers la cellule dès la reconnaissance de l'antigène, provoquant une attaque de la cellule modifiée de façon à exprimer un CAR contre la cellule tumorale. La fraction de liaison à la cible provient généralement d'un anticorps, tandis que la partie intracellulaire peut comprendre, outre le domaine entraînant l'activation cellulaire et la réponse cytotoxique, un ou plusieurs domaines provenant de protéines réceptrices de co-stimulation pouvant améliorer la capacité de prolifération et la survie des cellules « thérapeutiques ». Les CAR sont des récepteurs ingéniérés qui peuvent être exprimés sur la surface des cellules T, leur fournissant ainsi un mécanisme de ciblage spécifique qui améliore leur faculté de recherche, d’identification et de destruction des cellules tumorales porteuses d’un antigène particulier.

Les CAR T-cells, premiers essais et premiers résultats sur la leucémie aigüe lymphoblastique
Les cellules CAR T (pour cellules porteuses d’un récepteur chimérique) sont élaborées à partir des lymphocytes T du patient, prélevés dans le sang, puis modifiés génétiquement in vitro de manière à leur faire exprimer un récepteur artificiel, dit chimérique. Ce récepteur est conçu de telle manière que sa partie extra-cellulaire reconnaisse un antigène tumoral, le plus spécifiquement possible afin d’éviter les effets néfastes sur d’autres organes du patient. En ce sens, l’antigène CD19 de la LAL représente un modèle très performant. La partie intra-cellulaire va, elle, se charger de l’activation des lymphocytes après fixation sur les cellules leucémiques : elle se compose de plusieurs domaines d’activation et de co-activation. Ces constructions ont évolué avec le temps pour donner naissance à plusieurs « générations » de CAR T-cells. Les premiers essais et premiers résultats cliniques dans la LAL sont apparus en 2012-2013, et ils sont extraordinaires. Trois équipes américaines (Penn University, National Cancer Institute, Memorial Sloan Kettering) ont rapporté les résultats de trois études indépendantes, menées chez des patients présentant des cellules leucémiques persistantes après traitement standard et parfois après allogreffe. Plusieurs dizaines de patients ont été traités. Les résultats sont concordants :
- Forte expansion et activation des CAR T-cells chez les patients après réinjection.
- Disparition des cellules leucémiques dans 70 à 90% des cas, même en utilisant des techniques de détection ultrasensibles.
- Persistance des CAR T-cells dans l’organisme du patient plusieurs mois après réinjection.
- Pas d’induction de maladie du greffon contre l’hôte chez les patients ayant préalablement reçu une allogreffe.

Les CAR-T cells 1er résultat sur le glioblastome

Régression d'un glioblastome après un vaccin T-CAR (récepteur antigénique chimérique de cellules T) ***

Actualité n° 597 du 18/01/2017

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 29 décembre 2016 Dec 29;375(26):2561-9. doi: 10.1056/NEJMoa1610497.

Régression d'un glioblastome après un vaccin T-CAR (récepteur antigénique chimérique de cellules T)

Auteurs :Brown CE1, Alizadeh D1, Starr R1, Weng L1, Wagner JR1, Naranjo A1, Ostberg JR1, Blanchard MS1, Kilpatrick J1, Simpson J1, Kurien A1, Priceman SJ1, Wang X1, Harshbarger TL1, D'Apuzzo M1, Ressler JA1, Jensen MC1, Barish ME1, Chen M1, Portnow J1, Forman SJ1, Badie B1.1From the Department of Hematology and Hematopoietic Cell Transplantation, T Cell Therapeutics Research Laboratory (C.E.B., D.A., R.S., L.W., J.R.W., A.N., J.R.O., A.K., S.J.P., X.W., S.J.F.), and the Departments of Information Sciences (M.S.B.), Clinical Research (J.K., J.S.), Neurosurgery (T.L.H., M.C., B.B.), Pathology (M.D.), Diagnostic Radiology (J.A.R.), Developmental and Stem Cell Biology (M.E.B.), and Medical Oncology and Therapeutics Research (J.P.), City of Hope Beckman Research Institute and Medical Center, Duarte, CA; and the Ben Towne Center for Childhood Cancer Research, Seattle Children's Research Institute, Seattle (M.C.J.).

Résumé :
Un malade avec glioblastome multifocal récurrent a reçu des lymphocytes T avec un récepteur antigène chimérique T CAR associé à un second récepteur antigénique de l'interleukine IL-13 alpha 2 (IL13Ra2). De multiples injections intracrâniennes sur 220 jours ont été administrées en divers endroits du cerveau, injection dans la cavité de la tumeur suivies par des injections dans la région ventriculaire. Des injections intracrâniennes de T-CAR IL13Ra2 n'ont pas été associées avec des toxicités de niveau 3 ou plus haut. Après le traitement avec les cellules CAR-T, une régression de toutes les tumeurs intracrâniennes et vertébrales a été observée, avec une augmentation correspondante dans les niveaux de cytokines et des cellules immunitaires dans le fluide cérébrospinal. Cette réponse clinique a continué pendant 7,5 mois après l'initiation de la thérapie CAR T.

MOTS-CLÉ: Interleukine IL13, récepteur interleukine  IL13Rα2, Immunothérapie, T-CAR récepteur antigénique de cellules T

Pubmed : 28029927

Vocabulaire

Interleukine IL13
L'interleukine 13 est une cytokine immunorégulatrice sécrétée de façon prédominante par les lymphocytes Th2 activés. Elle possède des fonctions similaires à celles de l'interleukine 4 avec qui elle partage le même récepteur. Cependant, à la différence de l'interleukine 4, l'interleukine 13 n'intervient pas dans la différenciation initiale des lymphocytes TCD4 vers le profil Th2, mais semble davantage agir dans la phase effectrice de l'inflammation et dans le processus de fibrose. Les travaux récents ont impliqué cette cytokine dans l'inflammation allergique et dans certaines pathologies fibrosantes d'où l'intérêt de son étude dans la sclérodermie systémique.


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Tout les vaccins en essais
(en anglais)

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