Les lymphocytes T (LT) circulants ou infiltrant la tumeur et les cellules NK (natural killer) sont les acteurs cellulaires majeurs de l’immuno-surveillance des cancers. En cas de progression tumorale, différentes immunothérapies modulatrices peuvent être proposées, comme l’utilisation de cytokines, l’inhibition des points de contrôle immunitaire, l’injection de cellules immunocompétentes autologues ou allogéniques (c’est-à-dire une greffe de cellules souches hématopoïétiques [CSH]) modifiées ou non. Une possibilité est de renforcer des LT par génie génétique, en leur faisant exprimer un récepteur chimérique (chimeric antigen receptor, CAR) spécifique d’antigènes exprimés par les cellules tumorales, afin de les rediriger et de les activer contre la tumeur. Un CAR est composé d’un domaine de reconnaissance extracellulaire (single chain fragment variable, scFv) dérivé d’un anticorps monoclonal (monoclonal antibody, mAb) dirigé contre l’antigène tumoral ciblé, d’une région charnière, d’un domaine transmembranaire, et du domaine d’activation T intracellulaire de CD3ζ associé à plusieurs domaines de co-stimulation (CD28, 4.1BB, ou OX40) destinés à augmenter l’activation des LT [12] (→).

(→) Voir la Chronique génomique de B. Jordan, m/s n° 11, novembre 2017, page 1003

L’utilisation thérapeutique de ces CAR T-cells a constitué une véritable révolution dans le traitement des hémopathies malignes lymphoïdes B réfractaires au traitement ou en rechute, ou encore en situation d’impasse thérapeutique, en ciblant l’antigène CD19¹ dans les leucémies aiguës lymphoblastiques (LAL) [1], les lymphomes, ou le myélome multiple. Les taux élevés de rémission observés ont d’ailleurs conduit à l’autorisation de mise sur le marché de deux médicaments dans le cadre des thérapies innovantes (Kymriah®, des laboratoires Novartis, et Yescarta®, des laboratoires Gilead) [13] (→).

(→) Voir la Synthèse de V. Catros, m/s n° 4, avril 2019, page 316

L’utilisation de CAR T-cells ciblant divers antigènes (CD123, FLT3 [Fms-like tyrosine kinase 3], CD33, CLL-1 [C-type lectin-like molecule-1], etc.) est actuellement proposée dans des essais pré-cliniques pour le traitement des leucémies aiguës myéloblastiques (LAM), mais la cible antigénique idéale n’a pas encore été identifiée.

La protéine membranaire accessoire du récepteur de l’interleukine 1 (IL-1 receptor accessory protein, ou IL-1RAP) s’associe aux récepteurs de l’IL-1α, l’IL-1β, et de l’IL-33, et est indispensable à leur signalisation, conduisant à un état pro-inflammatoire. Elle appartient à la famille de l’IL-1, qui est sécrétée très tôt au cours de la réponse immunitaire par les cellules dendritiques, les monocytes, et les macrophages. Il existe cinq variants d’épissage de l’ARNm de cette protéine, qui codent trois isoformes membranaires et deux isoformes solubles. Il a aussi été montré que l’IL-1RAP s’associe à deux récepteurs tyrosine kinase, FLT3 et c-KIT (stem cell factor receptor), et favorise ainsi la prolifération des cellules tumorales dans la LAM [2].

Le profil d’expression d’un groupe de gènes, dont le gène IL-1RAP, permet de discriminer les cellules souches hématopoïétiques normales de celles de leucémie myéloïde chronique (LMC). Dans ces cellules, la transduction de la séquence oncogénique p210 BCR-ABL ² est à l’origine d’une augmentation de l’expression membranaire d’IL-1RAP, et les cellules LMC persistant après traitement par des inhibiteurs de tyrosine kinase (ITK) expriment toujours IL-1RAP à leur surface, bien que plus faiblement [3]. L’expression d’IL-1RAP a été aussi identifiée comme un biomarqueur des différentes phases cliniques de la LMC [4] et nous avons montré, dans un groupe de patients atteints de LMC traités par ITK (ClinicalTrials.gov: NCT02842320), que la diminution du nombre de cellules exprimant IL-1RAP était corrélée au ratio BCR-ABL (IS)³ [5]. Dans les LAL à chromosome Philadelphie (LAL Ph+), les gènes de fusion produisent des transcrits atypiques qui codent les protéines p190, p210 et p230. La présence d’IL-1RAP dans les cellules de LAL-p190 est controversée, alors qu’elle a été bien établie dans les cellules de LAL-p210 [6]. IL-1RAP est également exprimé dans les LAM à caryotype normal, dans les LAM-7/7q^- (monosomie 7 ou délétions de 7q), et dans les syndromes myélodysplasiques à haut risque, cette expression étant associée à une moindre survie globale des patients [7]. Dans les tumeurs solides, l’expression d’IL-1RAP est augmentée dans les cancers du sein triple négatifs (RE- [récepteur de l’œstrogène] / RP- [récepteur de la progestérone]/HER2- [human epidermal growth factor receptor 2]), et est corrélée à une survie sans récidive plus courte [8].

Un anticorps monoclonal spécifique d’IL-1RAP inhibe l’interaction de l’IL-1 avec son récepteur (donc la signalisation conduisant à la sécrétion de cytokines pro-inflammatoires), ainsi que l’expansion des cellules primaires de LMC. Cet anticorps permet aussi de recruter des effecteurs cellulaires, tels que les cellules NK, qui contribuent à l’élimination des cellules leucémiques de LMC ou de LAM [9] par cytotoxicité à médiation cellulaire dépendante des anticorps (ADCC, antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity) [10]. L’ensemble de ces travaux a permis de proposer l’IL-1RAP comme une cible tumorale potentielle pouvant être utilisée en thérapie CAR T-cells. Avant le développement des inhibiteurs de tyrosine kinase, l’implication du système immunitaire avait été démontrée dans la réponse anti-tumorale, dans le traitement des LMC, à travers l’utilisation d’allogreffes de cellules souches hématopoïétiques, de la DLI (donor lymphocyte infusion), et de l’interféron a (IFNα) en traitement de première ligne. C’est une des raisons qui nous a conduits à établir la « preuve de concept » d’une immunothérapie par CAR T-cells dans cette hémopathie maligne. Son application clinique sera sans doute restreinte, bien qu’elle laisse entrevoir la possibilité d’éliminer les cellules souches hématopoïétiques tumorales quiescentes, qui échappent au spectre d’action des inhibiteurs de tyrosine kinase. Sur la base de ces constatations, nous avons développé un programme de production d’un CAR ciblant cette protéine d’intérêt (Figure 1) afin de modifier génétiquement des LT autologues.

Figure 1. Principales étapes de développement d’une thérapie par CAR T-cells après identification de la cible. IP : intrapéritonéale.

Figure 1. Principales étapes de développement d’une thérapie par CAR T-cells après identification de la cible. IP : intrapéritonéale.

Nous avons produit un anticorps monoclonal, en immunisant des souris BALB/c avec la protéine humaine recombinante IL-1RAP. Cet anticorps (#A3C3, Diaclone SA, Besançon, France : B-L43) a été sélectionné par cytométrie en flux, et analysé par western blot, immunocytochimie ou microscopie de fluorescence sur un panel de lignées cellulaires leucémiques, sur du sang placentaire, et sur des prélèvements provenant de patients atteints de LMC. Les séquences nucléotidiques codant les régions hypervariables de cette immunoglobuline, V(D)J (pour les chaînes lourde, IgH) et VJ (pour les chaînes légères, IgL), constituant le scFv, couplées à celles codant les séquences d’activation T de troisième génération (CD28-4.1BB-CD3ζ), ont été clonées dans un vecteur lentiviral. Cette construction (pSDY-5’LTR-iCASP9-T2A-CAR-P2A-∆CD19-3’LTR) comporte également un système de suicide cellulaire inductible constitué d’un gène inductible par le Rimiducid® codant la caspase-9 (gène iCASP9), qui permet d’éliminer des CAR T-cells activées indésirables (safety switch), ainsi qu’un gène codant une protéine de surface (∆CD19) permettant l’identification et la sélection des CAR T-cells. Le surnageant des cultures cellulaires produisant le virus recombinant permet de transduire des LT ex vivo.

L’activation du système suicide iCASP9/Rimiducid® in vitro ou dans un modèle murin de xénogreffe permet d’éliminer plus de 90 % des CAR T-cells après 48 heures d’exposition au Rimiducid®. Ce système contribuera à limiter les effets indésirables liés aux CAR T-cells (syndrome de relargage de cytokines, neurotoxicité, etc.) ou à la transduction inopinée de cellules leucémiques résiduelles provenant de la cytaphérèse. En effet, dans ce cas, l’expression du CAR à la surface va masquer l’épitope de l’antigène tumoral, qui devient indétectable par les effecteurs cytotoxiques, conduisant ainsi à un échappement [11]. In vitro, en présence de cellules leucémiques cibles exprimant IL-1RAP à leur surface, les CAR T-cells IL-1RAP sont capables de proliférer et de secréter de l’interféron g, des cytokines pro-inflammatoires, de la perforine et du granzyme B, et finalement d’éliminer ces cellules tumorales. Ces résultats ont été confirmés in vivo dans des modèles murins de xénogreffe tumorale (Figure 2).

Figure 2. Tests in vitro et dans un modèle murin de l’efficacité d’une immunothérapie par CAR T-cells ciblant des cellules leucémiques exprimant IL-1RAP. Souris NSG : souris humanisées JAX™ transgéniques : NOD.Cg-PrkdcSCID Il2rgtm1Wjl/SzJ (Charles River) ; iCASP9 : gène codant la CASP9 inductible par Rimiducid® ; TCR : récepteur de la cellule T ; ΔCD19 : gène CD19 tronqué dans sa partie intracellulaire.

Figure 2. Tests in vitro et dans un modèle murin de l’efficacité d’une immunothérapie par CAR T-cells ciblant des cellules leucémiques exprimant IL-1RAP. Souris NSG : souris humanisées JAX™ transgéniques : NOD.Cg-PrkdcSCID Il2rgtm1Wjl/SzJ (Charles River) ; iCASP9 : gène codant la CASP9 inductible par Rimiducid® ; TCR : récepteur de la cellule T ; ΔCD19 : gène CD19 tronqué dans sa partie intracellulaire.

Les premières études de toxicité potentielle d’un CAR IL-1RAP ont été réalisées par immunocytochimie avec l’anticorps #A3C3 sur tissue macroarray comportant 30 tissus différents issus de trois donneurs sains ; seuls 6 tissus se sont révélés faiblement immunoréactifs. À noter que ni les cellules souches hématopoïétiques exprimant CD34, ni les LT ou les polynucléaires, n’expriment IL-1RAP à un taux détectable par cytométrie. Par contre, en situation autologue, les CAR T-cells IL-1RAP ciblent partiellement les monocytes, mais avec une efficacité moindre que pour les cellules leucémiques. Nous avons confirmé, in vitro par culture de cellules progénitrices hématopoïétiques en présence des CAR T-cells IL-1RAP autologues, mais aussi dans un modèle murin reconstitué avec des cellules souches hématopoïétiques de sang placentaire humain, que la reconstitution hématopoïétique n’est pas affectée, sauf la population monocytaire dans une faible mesure.

Ces travaux représentent la première « preuve de concept » qu’une thérapie par CAR T-cells IL-1RAP permet de cibler et d’éliminer les cellules leucémiques IL-1RAP+. Après avoir étudié sa sécurité et sa tolérance et démontré son efficacité dans des essais cliniques de phase I et II, cette immunothérapie pourra être comparée aux traitements existants et peut-être, au terme de ces essais, proposée comme alternative à ces traitements.

Les auteurs déclarent n’avoir aucun lien d’intérêt concernant les données publiées dans cet article.