Le mode d’action proposé pour expliquer le rejet tumoral induit par les Ac anti-CTLA-4 passe par leur capacité à favoriser le « priming » des LT naïfs dans les organes lymphoïdes drainants la tumeur et promouvoir leur prolifération. Des données plus récentes suggèrent des mécanismes alternatifs tels que le blocage de la transendocytose des molécules CD80/CD86 sur les CPAg et surtout la déplétion des Treg dans la tumeur.

En effet, en plus de leur activité d’inhibiteurs compétitifs de l’interaction entre CD80/CD86 et CD28, il a récemment été démontré que les Ac anti-CTLA-4 peuvent induire une déplétion des cellules CTLA-4⁺ par un mécanisme d’ADCC (antibody-dependent cellular cytotoxicity). L’ipilimumab, Ac d’isotype IgG1, développé par James Allison (prix Nobel de physiologie ou médecine en 2018), montre in vitro une capacité de déplétion des Treg CTLA-4⁺ en présence de monocytes et de cellules NK (natural killer) exprimant différents types de récepteurs des IgG (RFcg). Une étude récente montre que la déplétion des Treg dans l’environnement tumoral joue un rôle clef dans l’effet thérapeutique des Ac anti-CTLA-4 [4]. Ces observations sont en accord avec une autre étude réalisée chez la souris qui démontre que, non seulement l’homologue murin de l’ipilimumab ne bloque pas la transendocytose de CD80/CD86, mais qu’en plus le blocage de l’interaction CD80/CD86 - CTLA-4 n’est pas nécessaire à une réponse thérapeutique qui dépend majoritairement des RFcg de l’hôte [5].

Ces observations suggèrent que le choix de l’isotype pour ces Ac thérapeutiques anti-ICP est très important puisque qu’une partie du mécanisme d’action implique leur fixation aux RFcg.

L’ipilimumab a obtenu l’autorisation de mise sur le marché en 2011 pour le traitement des mélanomes avancés suite à des essais cliniques rapportant une efficacité chez 10 à 20 % des patients avec des réponses cliniques durables. Le traitement par l’ipilimumab est fréquemment associé à des toxicités sévères de type auto-immun dont la prise en charge clinique est aujourd’hui améliorée. Ces manifestations auto-immunes démontrent sur le plan biologique que cet Ac affecte probablement le nombre ou la fonctionnalité des Treg. Un autre Ac anti-CTLA-4, le trémélimumab, d’isotype IgG2a a été développé pour diminuer l’activation du complément et les risques de relargage cytokinique liés à la fixation aux RFcg. Cependant, même si des réponses ont été observées chez certains patients traités avec le trémélimumab, l’étude de phase III n’a pas démontré d’efficacité supérieure à la chimiothérapie.

Cette différence d’efficacité thérapeutique ne résulte pas de l’épitope reconnu sur CTLA-4 puisque les deux Ac se fixent sur la même région de la molécule avec la même affinité. Néanmoins il est à noter qu’ils diffèrent légèrement dans leurs paratopes et dans leur cinétique de fixation, avec une interaction CTLA-4 – ipilimumab moins stable [6]. Cependant, ces données ne suffisent pas à expliquer les différences cliniques observées qui pourraient résulter de la variation dans la région Fc des Ac.

Les différences inter-espèces entre l’homme et la souris concernant les récepteurs RFcg rendent difficile l’évaluation de l’implication des mécanismes dépendant de ces récepteurs dans l’activité in vivo des Ac thérapeutiques humains [7]. Pour contourner ces difficultés, Arce-Vargas et al. [4], ont utilisé un modèle, développé précédemment, de souris transgéniques exprimant les RFcg humains (hRFcg).

La comparaison du micro-environnement des tumeurs humaines ou implantées chez la souris hRFcg, montre un patron d’expression des hRFcg proche, même si certaines différences non anecdotiques existent : 1) la présence de hRFcgI sur les polynucléaires neutrophiles, les cellules NK et les lymphocytes B (LB) chez la souris hRFcg mais pas chez l’homme ; 2) la présence de hRFcgIIA sur les cellules NK et les LB dans l’environnement tumoral chez la souris, ce qui n’est pas le cas chez l’homme ; 3) la présence de hRFcgIIB sur les monocytes et macrophages uniquement dans l’environnement tumoral chez l’homme alors qu’il est exprimé aussi en périphérie chez la souris.

L’objectif de cette étude était d’évaluer, dans les souris hRFcg, l’efficacité anti-tumorale 1) d’anticorps chimériques dirigés contre CTLA-4 de souris et ayant des régions Fc humaines issues d’IgG1 et d’IgG2 humaines et 2) d’IgG1 humaines anti-CTLA-4 dont les séquences de la région Fc ont été mutées, conduisant soit à une perte de capacité de fixation aux RFcgIIA et RFcgIIIA (hIgG1_N297A), soit à une affinité accrue pour tous les RFcg (hIgG1_SDALIE).

Cette évaluation a été réalisée dans trois modèles tumoraux murins différentiellement infiltrés en cellules immunitaires : deux « tumeurs chaudes » fortement infiltrées (MCA205, MC38) et une « tumeur froide » très faiblement infiltrée (B16). Ces tumeurs se différencient aussi par le niveau d’expression des RFcg sur les populations immunitaires innées.

Les travaux de Selby et al. [8] ont démontré chez la souris, dans des modèles tumoraux syngéniques (MC38, CT26), que l’efficacité thérapeutique des Ac anti-CTLA-4 murins dépend des isotypes utilisés. Les mIgG2a et mIgG2b, qui se fixent sur les RFcg activateurs et induisent une ADCC efficace, favorisent la déplétion des Treg uniquement dans l’environnement tumoral et inhibent la croissance tumorale. Au contraire, les isotypes mIgG1, qui se fixent sur le RFcg inhibiteur, RFcgIIB, qui n’induit pas d’ADCC, n’impactent pas la croissance tumorale (Figure 1).

Arce-Vargas et al. [4], apportent la preuve, dans le modèle murin RhFcg, que les anti-CTLA-4 d’isotype hIgG2, hIgG1 et hIgG1_SDALIE déplètent les Treg dans l’environnement tumoral.

L’abrogation de la déplétion observée avec l’isotype hIgG2 dans les souris hRFcgIIa-déficientes, démontre l’importance de ce récepteur activateur dans l’efficacité de cet isotype. La version IgG1_SDALIE, qui a une affinité accrue pour le RFcgIIIA, accroît fortement l’efficacité du traitement. Ces résultats confirment le concept selon lequel la forte expression membranaire de CTLA-4 par les Treg, spécifiques de l’environnement tumoral, favorise leur élimination par ADCC lors du traitement par les Ac anti-CTLA-4. Cette déplétion est associée à une prolifération et une production accrue d’IFNg par les LT CD4⁺ conventionnels et les LT CD8⁺ intra-tumoraux, confirmant ainsi la levée de l’immunosuppression dépendante des Treg.

Dans les tumeurs chaudes, l’efficacité thérapeutique des Ac anti-CTLA-4 est directement corrélée au niveau de déplétion des Treg et dépend de l’isotype, alors que dans la tumeur froide, les différents isotypes n’ont aucun impact sur la survie des souris même en utilisant des doses plus fortes d’Ac. Ces observations suggèrent que la réponse thérapeutique des Ac anti-CTLA-4 dépend de la déplétion des Treg intra-tumoraux via un mécanisme d’ADCC qui dépend de l’isotype de l’Ac thérapeutique et de l’infiltrat intra-tumoral de cellules RFcg⁺ (en particulier les cellules myéloïdes ou les cellules NK chez la souris) capables d’induire ce type de mécanisme.

Les polymorphismes mononucléotidiques (SNP) des RFcgIIIA (V158F) et RFcgIIA (H131R) observés respectivement dans 10-15 % et 28 % de la population caucasienne, augmentent l’affinité de fixation des hIgG1 et des hIgG2 respectivement et sont associés à une meilleure réponse clinique dans le cas d’immunothérapies ciblant les cellules tumorales (rituximab, trastuzumab, cétuximab).

La charge mutationnelle qui correspond au nombre de mutations présentes dans la tumeur, et les néo-antigènes, conséquences de mutations passagères non-oncogéniques ont été identifiés comme des marqueurs prédictifs de réponse à l’ipilimumab dans le mélanome métastatique, suggérant que la mise en place d’une réponse T spécifique de ces néo-antigènes pourrait être réactivée par l’élimination des Treg induite par l’ipilimumab.

En utilisant les analyses de RNAseq de tumeurs de deux cohortes de patients atteints de mélanome métastatique traités par ipilimumab, Arce-Vargas et al. ont démontré que dans le cas de tumeurs ayant une forte charge mutationnelle, la proportion de réponses cliniques augmente fortement chez les patients porteurs du SNP RFcgIIIA^V158F alors que ce SNP n’a pas d’impact lorsque les tumeurs présentent une faible charge mutationnelle [4]. L’expression du SNP RFcgIIA^H131R n’a pas d’impact puisqu’il est associé à une affinité accrue pour les hIgG2 et non les hIgG1.

Comme rapporté plus haut, il existe chez la souris un consensus [4,8] quant à la capacité des Ac anti-CTLA-4 à dépléter les Treg dans l’environnement tumoral, alors que très peu de données sont disponibles chez l’homme. Le groupe de Sharma [9], qui a récemment analysé le microenvironnement tumoral par immunohistochimie, dans des biopsies de tumeurs solides pré- et post-traitement avec l’ipilimumab ou le trémélimumab, indique que, contrairement aux données obtenues chez la souris, les Ac anti-CTLA-4 chez l’homme, quel que soit l’isotype, augmentent l’infiltration des LT CD8⁺ et CD4⁺ sans dépléter les Treg intra-tumoraux. Cependant, ces résultats sont en contradiction avec une autre étude chez des patients atteints de mélanome métastatique traitées par ipilimumab, qui démontre une forte réduction du nombre de Treg intra-tumoraux post-traitement chez les patients répondeurs [10].

L’absence de modulation des Treg dans la tumeur rapportée par Sharma et al. [9], peut résulter de l’analyse de biopsies réalisées à des temps tardifs post-traitement (> 5 semaines). En effet, des données de cinétique chez la souris démontrent que la déplétion des Treg est observée rapidement (2-5 jours) après traitement par les Ac anti-CTLA-4 [4]. Cette déplétion n’est sans doute plus détectable 5 à 8 semaines post-traitement du fait du recrutement de Treg périphériques non altérés. De plus, compte tenu du faible pourcentage de patients répondeurs, il aurait été intéressant de ségréger sur la réponse au traitement puisque cette diminution ne devrait être observée que chez les répondeurs.