Les lymphocytes Tγδ expriment un récepteur de reconnaissance des antigènes (T cell receptor ou TCR). À la différence des Tαβ, ils expriment rarement les corécepteurs CD4 ou CD8, dont le rôle est de renforcer l’interaction avec les molécules du CMH classiques. Ils partagent avec les Tαβ un précurseur thymique commun. Comme le TCRαβ, le TCR γδ fonctionne au sein d’un complexe associant un module de reconnaissance TCR au module de transduction CD3¹. La diversité du TCRγδ est moins importante que celle du TCRαβ, bien que l’organisation de base des locus du TCRγδ soit similaire à celle du TCRαβ [ 3]. Elle est assurée par recombinaison somatique aléatoire des segments géniques V-(D)-J des gènes codant pour les chaînes γ et δ. L’hétérodimère γδ provenant d’une combinatoire d’expression restreinte confère aux TCRγδ un répertoire limité. Chaque réarrangement constitue une sous-population particulière par son récepteur (chaque cellule n’exprime qu’un seul type de récepteur) mais aussi par sa localisation tissulaire. Chez l’homme ou le primate, mais pas chez les rongeurs, les Tγδ exprimés présentent des associations privilégiées comme Vγ9 avec Vδ2 (T Vγ9Vδ2) ou comme celle des chaînes Vγ2, Vγ3, Vγ4, Vγ5 et Vγ8 avec des chaînes Vδ1 (populations VγIVδ1, dites non-δ2). Chez l’adulte sain, les T Vγ9Vδ2 sont retrouvés électivement dans le sang périphérique alors que les Vδ1 sont fréquents dans l’intestin. La sous-population T Vγ9Vδ2 présente des séquences de jonction identiques et exprime un TCR composé d’une chaîne Vγ9-JγP-Cγ1 et d’une chaîne Vδ2-Jδ1-Cδ qui lui confère une capacité de reconnaissance « canonique » pour des petites molécules non peptidiques extrêmement conservées dans l’évolution. Ces dernières sont des antigènes du « soi » ou étrangers appelés phosphoantigènes (PAg).

Bien que habituellement minoritaires dans le sang (3 % des lymphocytes T), les T Vγ9Vδ2 peuvent proliférer rapidement en réponse à une infection par des pathogènes bactériens ou parasitaires, voire même en présence de cellules tumorales. C’est en utilisant des extraits de Mycobacterium tuberculosis que les PAg ont pu être identifiés dès 1994 comme des ligands naturels des T Vγ9Vδ2 [ 4]. Ce sont des petits métabolites phosphorylés permettant la biosynthèse des isoprénoïdes^2, par la voie du DOXP (1-déoxy-D-xylulose 5-phosphate) chez les eubactéries ou les protozoaires et par la voie du mévalonate dans les cellules humaines cancéreuses (Figure 2). Le PAg naturel des T Vγ9Vδ2 dans les cellules tumorales est l’isopentényl pyrophosphate (IPP)³ dont la biosynthèse est très amplifiée dans les cellules cancéreuses [ 5].

Les PAg microbiens ont servi de modèle pour la recherche d’analogues synthétiques capables d’activer les T Vγ9Vδ2. De puissants PAg de synthèse sont maintenant disponibles et produits en conditions GMP (good manufacturing procedure), par exemple le BrHPP (Bromohydrine-pyrophosphate ou Phosphostim™, Innate Pharma, Marseille, France) ou le C-HDMAPP (Picostim™) [ 6]. Les aminobiphosphonates (ABP)⁴ inhibiteurs de la voie du mévalonate sont d’autres analogues de synthèse qui déclenchent indirectement la production d’IPP intracellulaire et activent ainsi les lymphocytes γδ (Figure 2). Cependant, si le traitement de cellules tumorales par ABP amplifie leur lyse par les T Vγ9Vδ2 [ 7], cet effet est abrogé par les statines [ 8]. La présence d’interleukine (IL)-2 est indispensable à l’expansion ex vivo ou in vivo des T Vγ9Vδ2 provoqué par les PAg.

Les PAg sont reconnus par le lymphocyte Tγδ à l’occasion de contacts étroits avec la cellule cible (contacts formant une synapse immunologique). La capacité d’adhérence et de déformabilité des T Vγ9Vδ2 pour explorer la surface de leur cible est remarquable. Le mode de présentation de l’IPP demeure inconnu. On suspecte sa présentation par un complexe membranaire de F1-ATPase/apoA-1, une modification de structures membranaires, ou la production d’un conjugué de stockage (APPPI)⁵ [ 9].

En plus de la reconnaissance des PAg par le TCRγδ, d’autres molécules complètent l’interaction entre l’effecteur et sa cible. Des récepteurs NK (NKR activateurs ou inhibiteurs) caractéristiques de l’immunité innée sont exprimés à la surface des T Vγ9Vδ2. Les NKR activateurs NKG2D reconnaissent des molécules de stress exprimées par certaines cellules tumorales (Figure 3). De surcroît, les mécanismes de lyse médiés par les T Vγ9Vδ2 impliquent la molécule d’adhérence DNAM-1 (DNAX accessory molecule-1), une glycoprotéine initialement décrite à la surface des cellules NK [ 10]. La capacité fonctionnelle effectrice des T Vγ9Vδ2 correspond à l’intégration de tous ces signaux qui modulent leur activation et conditionnent la lyse de la cellule cible (Figure 3).

Après une stimulation antigénique, les T Vγ9Vδ2 sécrètent de fortes quantités de cytokines pro-inflammatoires [interféron (IFN)γ et tumor necrosis factor (TNF)-α], surexpriment le récepteur de l’IL-2 et se différencient en cellules cytotoxiques. Après activation, leurs granules lytiques s’orientent en direction du point de contact focal avec leur cible dans laquelle ils déversent des granzymes A/B grâce à l’action de perforines [ 11]. Les lymphocytes T régulateurs FoxP3⁺ s’opposent à la stimulation des T Vγ9Vδ2. À l’inverse, lorsqu’elles sont activées par des PAg puissants et donc en supériorité numérique, les cellules T Vγ9Vδ2 préviennent l’expansion et l’effet suppresseur des lymphocytes T régulateurs [ 12].

La formation de la synapse et l’adaptation fonctionnelle des T Vγ9Vδ2 nécessitent un remodelage rapide de leur cytosquelette.

Les PAg de synthèse et les aminobiphosphonates ont été évalués pour leur aptitude à induire l’expansion in vitro ou in vivo de T Vγ9Vδ2. Un protocole d’expansion basé sur un traitement des cellules mononucléées sanguines par une dose unique de Phosphostim™ et l’adjonction régulière d’IL-2 a été standardisé dans le cadre de collaborations entre la société Innate Pharma et des laboratoires académiques [ 13]. Il permet l’obtention de plusieurs milliards de cellules T Vγ9Vδ2 en 15 jours à partir de 100 ml de sang dans des conditions compatibles avec leur usage clinique. Ces cellules expriment un phénotype intermédiaire entre celui de cellules mémoires centrales et d’effecteurs mémoires Th1 (Figure 4). L’application du procédé à des cellules issues de sang de patients atteints d’une tumeur hépatique ou d’une tumeur rénale permet de générer des cellules présentant majoritairement un phénotype effecteur mémoire Th1 [7, 14] et des capacités fonctionnelles évoluant au cours de la culture. Les lymphocytes amplifiés expriment les récepteurs de chimiokines CXCR3 et CCR5 qui permettront leur migration vers les sites inflammatoires. En fonction de leur microenvironnement d’origine ou des cytokines ajoutées au cours de la culture, les T Vγ9Vδ2 d’origine sanguine ou tumorale peuvent présenter un phénotype différencié et des capacités de migration différentes [14]. En présence d’IL-15, les cellules produites peuvent exprimer à nouveau l’antigène CD45RA⁶ en fin de culture (T_EMRA). Ces T_EMRA expriment le récepteur CD16 (ou FcγRIII) qui confère aux T Vγ9Vδ2 une capacité d’ADCC (antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity). Ce mécanisme amplifie la lyse des cellules cibles en présence d’anticorps spécifiques [ 15].

Les arguments directs ou indirects de la participation des T Vγ9Vδ2 au contrôle immunitaire des cellules tumorales sont nombreux et variés. Des lymphocytes Tγδ ont été détectés parmi les lymphocytes infiltrant des tumeurs solides [ 16] et dans des liquides d’ascite [8]. L’augmentation de leur nombre dans ces infiltrats a été rapportée lors des réponses thérapeutiques à une BCG-thérapie. Progressivement, des données se sont accumulées montrant que des lignées de lymphomes ou de myélome reconnues et lysées par les Tγδ étaient également capables d’entraîner leur expansion ex vivo. Les lignées établies à partir de tumeurs solides sont également sensibles à la lyse in vitro par les cellules T Vγ9Vδ2. Cette reconnaissance a initialement été établie à partir de cellules de carcinomes œsophagiens [ 17] puis étendue à bien d’autres types histologiques de tumeur [7]. Des cellules T Vγ9Vδ2 clonées à partir de liquide d’ascite chez un patient atteint d’un carcinome colorectal sont capables de lyser des lignées allogéniques de carcinome colique sans affecter des fibroblastes coliques normaux [8]. Des expériences de même nature ont été faites avec des T Vγ9Vδ2 amplifiées à l’aide de Phosphostim™ puis exposées à des cellules isolées de patients atteints de carcinome rénal ; elles ont entraîné une lyse des cellules tumorales autologues maintenues en culture plus importante que la lyse des cellules rénales normales [ 18]. Plus récemment, notre groupe a montré que des T Vγ9Vδ2 autologues lysent les cellules d’hépatocarcinome primaire ou issues de métastase hépatique de carcinome colorectal isolées rapidement à partir de biopsies tumorales, et ceci sans affecter les cellules saines autologues correspondantes [7].

Dans la logique de ces travaux, des expériences de transfert adoptif de T Vγ9Vδ2 humains ont également été réalisés chez des souris immunodéficientes greffées avec des tumeurs humaines. Ces traitements administrés conjointement à de l’IL-2 et répétés se sont montrés efficaces sur le volume tumoral et la survie des souris, et l’infiltration des tumeurs par les cellules injectées a pu être détectée [ 19].

L’efficacité des Tγδ à lyser les cellules tumorales ex vivo, leur efficacité sur un large panel de tumeurs sans qu’il soit nécessaire de connaître l’antigène de tumeur ou le contexte du CMH du patient, leur expansion à partir d’un simple prélèvement sanguin sont autant d’arguments justifiant des essais cliniques centrés sur l’activation des T Vγ9Vδ2.

Il n’y a actuellement que très peu d’essais cliniques visant à activer ou amplifier les T Vγ9Vδ2 chez des patients atteints de cancer. Ces stratégies d’immunothérapie sont menées soit en utilisant des agonistes de grade clinique, soit par transfert adoptif de ces cellules.

Le premier essai utilisant des agonistes a été réalisé en Allemagne et incluait 19 patients atteints de lymphome non hodgkinien (LNH) ou de myélome multiple [ 20]. Tous étaient en rechute de leur maladie. L’essai combinait des injections intraveineuses (IV) de pamidronate, un ABP, et d’IL-2. Trois patients ont présenté une réponse objective partielle et deux une stabilisation. Un essai clinique fondé sur le même principe a été mené chez des patients atteints de cancers de la prostate hormono-indépendants [ 21]. Dix-huit patients ayant une tumeur métastatique ont été traités par du zolédronate IV et 9 d’entre eux ont reçu des injections sous-cutanées d’IL-2. Trois réponses objectives et 5 stabilisations ont été observées. Une corrélation entre le pourcentage de Tγδ périphériques, les taux sériques d’un indicateur d’apoptose (TRAIL, TNF-related-apoptosis-inducing-ligand) et la chute du marqueur sanguin du cancer de la prostate (PSA, prostate specific antigen) a été établie.

De la même manière, deux essais ont été menés avec le Phosphostim™ en combinaison avec de l’IL-2. Il s’agissait d’études de phase I conduites en escalade de dose d’une part chez 28 patients présentant pour la majorité d’entre eux un cancer du rein métastatique, et d’autre part chez des patients en rechute d’un lymphome. La bonne tolérance du produit et l’amplification de la population T Vγ9Vδ2 avec une relation dose-effet ont été démontrées. L’étude a permis de définir la dose retenue pour la poursuite actuelle du développement du Phosphostim™ dans des essais de phase II dans les carcinomes rénaux ainsi que dans les lymphomes folliculaires dans le cadre d’un essai en association avec l’anticorps thérapeutique Rituxan™ [36].

Par ailleurs, deux essais de thérapie cellulaire par transfert adoptif de Tγδ ont été réalisés chez des patients atteints de carcinomes rénaux. Dans le premier, 7 patients ont été inclus et ont reçu 6 à 12 injections IV de 0, 3 à 3 milliards de Tγδ sur une durée de 12 semaines [ 22]. Sur les 5 patients qui ont pu être évalués, 3 ont présenté une réponse objective. L’autre essai a été réalisé à Nantes chez 10 patients dont 6 ont présenté une stabilisation [ 23]. Les injections répétées de Tγδ ont été bien tolérées jusqu’à la dose limitante de 8 milliards de cellules. L’étude rapporte que pour inclure 10 patients, 36 patients ont été préinclus. Pour 17 d’entre eux l’amplification ex vivo des T Vγ9Vδ2 n’a pas pu être obtenue avec le protocole standardisé. La non-réponse de certains patients aux PAg est une difficulté qui devra être surmontée pour avancer dans l’expérimentation clinique des T Vγ9Vδ2. Il est important de poursuivre la recherche immunologique en clinique humaine malgré sa complexité [ 24].

À l’issue de ces essais cliniques pionniers, de nombreuses questions doivent être résolues pour optimiser l’impact des T Vγ9Vδ2 en cancérologie. Les patients non répondeurs aux PAg ou aux ABP représentent un de ces obstacles. Des hypothèses ont été formulées pour expliquer cette absence de réponse et sont à l’étude : l’induction d’une anergie par des lymphocytes T régulateurs [ 25], l’existence d’une anomalie des T Vγ9Vδ2 ou l’épuisement des sous-populations T Vγ9Vδ2 mémoires [ 26] chez des patients cancéreux. Pour pallier les difficultés d’expansion des T Vγ9Vδ2, des essais en présence de cytokines comme l’IL-15 [14] ou l’IL-21 [ 27] sont évalués, mais une voie particulièrement prometteuse semble celle de leur costimulation par des cellules dendritiques. Les cellules dendritiques jouent un rôle d’interface entre l’immunité innée et l’immunité adaptative et des échanges réciproques de signaux et de cytokines entre les deux types cellulaires permettent l’amplification des Tγδ [ 28] (Figure 5). Ces échanges permettent également la maturation des cellules dendritiques qui peuvent ainsi enclencher une réponse spécifique [28]. La réponse spécifique T CD8 est amplifiée par la présence de T Vγ9Vδ2 [ 29].

Il faut préciser aussi que dans certaines conditions d’activation, les T Vγ9Vδ2 sont capables de trogocytose, un mécanisme actif et rapide, mais encore mal connu, qui leur permet de capturer des fragments de membrane de leurs cibles et de s’approprier ainsi leurs molécules membranaires [ 30]. Ce mécanisme a été décrit comme impliqué dans le contrôle de l’activation des cellules NK [ 31]. On peut suggérer qu’il participe également à l’acquisition de fonctions présentatrices d’antigènes par les T Vγ9Vδ2 permettant ainsi l’activation d’une réponse spécifique Tαβ [ 32].

Une voie alternative pour améliorer l’utilisation de ces effecteurs en immunothérapie sera de prévenir les effets inhibiteurs des lymphocytes T régulateurs [12]. Pour cela, une lymphodéplétion de nature similaire à celle employée pour révéler l’efficacité d’un transfert adoptif de Tαβ pourrait être envisagée [2].