neurotensine et progression tumorale

Cet article fait référence à l’introduction du mémoire de Master 2 Science Du Vivant parcours Physiopathologie Intégrative – Axe cancérologie de Marie FORNIER réalisé à l’Université de Paris (2020/2021).

Titre du mémoire : Formes non-matures de la neurotensine et progression tumorale : Étude dans le cancer broncho-pulmonaire

Le concept d’immunité tumorale a récemment bouleversé la vision de la relation hôte tumeur, et ouvert de nouveaux horizons thérapeutiques très prometteurs. L’immuno-oncologie est un concept qui prend en compte non seulement la tumeur, mais également son hôte dans un contexte local/et/ou systémique d’inflammation chronique.

Les cellules qui composent nos tissus sont sans cesse soumises à des stress extrinsèques (radiations, carcinogènes, infections virales…) ou intrinsèques (inflammation, métabolisme) qui peuvent initier la transformation cellulaire via l’apparition de mutations. De manière physiologique ces cellules transformées sont éliminées par le système immunitaire.

Tout d’abord il y a la phase d’élimination, qui s’inscrit sous le concept d’immuno-surveillance au cours du laquelle les cellules néotransformées sont reconnues et éliminées par le système immunitaire inné, mais aussi adaptatif : les lymphocytes Natural Killer (NK), les Lymphocytes T CD8+ (LT CD8+), les macrophages et les cellules dendritiques (CD) exercent leurs activités cytolytiques pour détruire les cellules reconnues comme du non-soi.

Certaines secrètent l’Interféron Gamma (IFN -y) qui induit à son tour la sécrétion de chimiokines (CXCL9, CXCL10, CXCL11) par les cellules transformées, pré-tumorales ou tumorales elles-mêmes ainsi que par les cellules saines du microenvironnement.

Ces chimiokines entrainent la mort des cellules via leurs propriétés anti-angiogéniques et le recrutement accru des lymphocytes NK, TCD4+ (LT CD4+) et des DC sur le site (Luster and Leder, 1993). Dans la très grande majorité des cas, les cellules transformées sont détruites.

Lorsque les cellules transformées ne sont pas éliminées par le système immunitaire apparait la phase d’équilibre qui permet au processus de carcinogenèse de se mettre en place. Les cellules acquièrent des mutations génétiques et/ou épigénétiques qui leur confèrent la capacité à devenir indépendante de l’hôte ainsi que de se soustraire à son système immunitaire.

Pour devenir moins immunogènes, elles expriment des signaux inhibiteurs qui perturbent la signalisation immunitaire. La plus connue de ces molécules inhibitrices est la protéine Programed Death-Ligand 1/2 (PD-L1/2) qui se lie à la protéine Programed Death 1.

A l’état physiologique, PD1 est exprimée principalement sur les LT CD8+, et PD-L1 sur les cellules présentatrices d’antigènes (CPA)(Chen et al., 2016). L’interaction entre ces deux molécules entraine une régulation lymphocytaire négative et donc conduit à un amoindrissement de la réponse immunitaire. Le récepteur PD-1 des lymphocytes T se lie aux cellules tumorales grâce à PD-L1 qui l’expriment à la leur surface, sous l’influence de cytokines telles que l’IFN-y.

Ainsi, la surveillance immunitaire est amoindrie, le processus de carcinogenèse puis de progression tumorale se poursuivent (Spranger et al., 2013).

Enfin la phase d’échappementse produit lorsque le nombre de variants tumoraux croît de manière incontrôlée. Cette rupture de la surveillance immunitaire contribue à une sélection des clones transformés les plus agressifs : ils sont capables de bloquer la réponse anti-tumorale via la mise en place d’un environnement immunosuppresseur.

La stimulation des lymphocytes T régulateurs (Treg) ou encore la sécrétion de cytokines immunosuppressives telles que l’IL- 10 ou le TGF- β (Transforming Growth Factor) sont responsable de la mise en place de ce dernier (Aguirre-Ghiso, 2007) ; (Zitvogel et al., 2006). C’est l’apparition du cancer.

La mobilisation du système immunitaire face à la transformation cellulaire jusqu’à l’échappement de son contrôle est décrite par le célèbre concept d’immuno-édition (les 3E de R. D. Schreiber) en figure 1.

Au vu de l’importance du système immunitaire dans le processus d’oncogénèse, de nombreux protocoles d’immunothérapie ont été développés ces dernières années et sont de plus en plus utilisés en compléments des autres traitements (chimiothérapies, radiothérapies, chirurgie… etc).

Des anticorps anti-PD-L1 et anti-PD-1 ont été utilisés avec succès notamment dans traitement du mélanome puis ont été appliqués à d’autres cancers plus agressifs comme le cancer broncho-pulmonaire non à petites cellules (CPNPC) (Xia et al., 2019). En effet, ce dernier est responsable du plus grand nombre de décès par cancer dans le monde. Il est asymptomatique et 60 % des patients présentent un stade avancé (métastatique non opérable) au moment du diagnostic.

Les nouveaux traitements, tels que les inhibiteurs de tyrosine kinase ou encore l’immunothérapie anti PD-1/PDL-1 sont recommandés aujourd’hui pour le CPNPC, car ils ont considérablement augmenté sur le temps de survie sans récidive et amélioré les conditions de vie du patient.

Néanmoins, le pronostic reste très sombre : entre 10 et 20 % selon les stades, mais il est de 5 % pour les stades avancés (Torre et al., 2016). En cause, ces nouvelles thérapies ne s’adressent qu’à une faible proportion des patients, avec peu de répondeurs à long terme, et parfois même des hyper-progresseurs.

Le défi actuel est donc de trouver de nouvelles stratégies thérapeutiques permettant d’augmenter la proportion de répondeurs à long terme sans ajouter d’évènements indésirables. L’interaction hôte/système immunitaire/tumeur est très complexe avec peu de dénominateurs communs entre les patients. Il est donc nécessaire d’identifier les évènements induits par la tumeur qui sont à l’origine des mécanismes de contournement du système immunitaire. Ces données semblent indispensables pour créer de nouvelles associations thérapeutiques qui viseraient l’environnement tumoral ou d’autres modulateurs de l’immunité.

Dans ce cadre, l’équipe du Dr Forgez étudie l’action pro-tumorigène de la neurotensine, et les effets anti-tumoraux d’un anticorps neutralisant de la neurotensine. De récentes données semblent montrer une régulation du système immunitaire par la neurotensine, suggérant une utilisation possible de l’anticorps neutralisant dans ce contexte.

La Neurotensine (NTS) est un tridécapeptide de 13 acides aminés. En conditions physiologiques, elle agit comme un neuromodulateur du système nerveux central. En périphérie, elle est sécrétée principalement par les cellules endocrines de la muqueuse intestinale et agit comme une hormone capable de réguler la digestion des nutriments (Reinecke et al., 1980).

Elle est libérée à partir d’un précurseur polypeptidique (pro-NTS) de 170 acides aminés dont la maturation permet aussi la libération de deux peptides, la NTS et la Neuromédine N (NN) peptide de 6 AA. Cette maturation est réalisée par des endoprotéases sur les sites dibasiques K-R situés de part et d’autre de la séquence de ces peptides (Friry et al., 2002). L’expression de la NTS est tissus spécifiques et les peptides produits sont localement fonctionnels.

Néanmoins des formes non maturées comme la forme longue de la NTS (FL- NTS) et la forme longue de la NN (FL-NN) (Figure 2) peuvent être également produites. Ces deux polypeptides d’environ 20 kDa sont plus stables que les peptides courts, et tout aussi biologiquement actifs (Kitabgi, 2010). Elles peuvent donc se retrouver dans la circulation sanguine et avoir un rôle non négligeable en dehors de leur fonctionnalité biologique initiale.

L’action de la NTS est transmise à la cellule par son interaction avec deux récepteurs couplés aux protéines G, le NTSR1 et le NTSR2, ainsi qu’un récepteur de la famille des récepteurs Vps10p, le NTSR3/sortiline (Vincent et al., 1999).

Le NTSR1 est le récepteur de haute affinité pour la NTS. Il est surexprimé dans de nombreuses tumeurs solides d’origines épithéliales, en particulier dans les adénocarcinomes du poumon (Wu et al., 2013). Dans ce cancer, sa surexpression est toujours corrélée à un mauvais pronostic et il est associé aux stades les plus élevées, aux embolies ganglionnaires, vasculaires ainsi qu’à la résistance aux traitements (Younes et al., 2014).

En parallèle, la NTS est également surexprimée dans les cellules malignes notamment dans les carcinomes pulmonaires, les adénocarcinomes coliques et les hépato-carcinomes (Ouyang et al., 2017). L’activation de NTSR1 par la NTS induit la stimulation de tous les effets cellulaires à caractère oncogénique, comme la prolifération, la survie, la migration, la perte d’adhérence, et l’invasion. La voie PKC/ERK, la voie PI3K/AKT/mTOR, la voie des RhoGTPases et la voie de transactivation de l’EGFR sont les quatre voies de signalisation principales misent en cause dans ces effets oncogéniques.

Ces signalisations sont maintenues actives dans la cellule tumorale grâce à un recyclage permanent de NTSR1 à la membrane sous l’effet de la stimulation chronique de son agoniste, qui confère un caractère très agressif aux cellules tumorales (Younes et al., 2014) ; (Evers, 2006).

Les formes longues de la NTS et de la NN (LF-NTS/LF NN) étant plus stables et biologiquement actives, elles semblent également susceptibles de générer une activation chronique de NTSR1 dans les tumeurs lorsque celui-ci est surexprimé. Elles seraient responsables des effets délétères de la NTS notamment dans les formes avancées des cancers (Friry et al., 2002).

Dans ce sens, elles constituent une excellente cible thérapeutique. Afin de supprimer l’activité́ oncogénique du couple NTS/NTSR1, l’équipe a développé́ dans ce cadre, un anticorps monoclonal dirigé contre la FL-NN et la FL-NTS. Ils ont montré que cet anticorps réduit la progression tumorale, en freinant la croissance tumorale et le processus métastatique grâce à la diminution de l’activité des récepteurs aux facteurs de croissance. Cet anticorps améliore également la réponse des thérapies à base de sel de platine. Ces résultats ont confirmé l’activité oncogénique de ces formes longues non maturées de la NTS (Wu et al., 2019).

Les données concernant le rôle de la NTS et de ses récepteurs au niveau du système immunitaire sont très parcellaires. Néanmoins, quelques études ont montré que ce peptide pouvait orchestrer la réponse immunitaire via son action pro-inflammatoire.

En effet, il semblerait que l’expression de ce peptide est déclenchée par divers stimulateurs tels que les agents chimiques, les toxines, les infections virales/bactériennes, la chimiothérapie ainsi que le stress. Selon Saada et al., (2012), le NTSR1 est exprimé chez les monocytes, les macrophages et  les  lymphocytes. 

De  façon  notable,  la  chimiotaxie  de  son  ligand  peut-être immunosuppressive via l’augmentation du nombre de TAM (Tumor Associated Macrophages) et de TAN (Tumor Associated Neutrophils) dans le microenvironnement tumoral (S.Saada, 2015). Chez la souris, des travaux réalisés par De la Fuente et ses collègues en 1993, ont montré que la NTS et la NN régulent positivement la prolifération macrophagique et stimule leur fonction phagocytaire.

Aussi, après induction d’une inflammation, la neurotensine conduit à la production et la libération d’IL-6 et d’IL-8 (cytokines pro-tumorigènes) par différents sites tels que les adipocytes, les cellules épithéliales ou encore les macrophages (Xiao et al., 2018). Ces sécrétions influent sur la chimiotaxie des neutrophiles, macrophages et lymphocytes.

Des résultats internes au laboratoire ont montré sur une cohorte de 185 patients atteints de cancer pulmonaire que la forte expression de NTSR1 était associée à un nombre diminué de cellules dendritiques  matures  dans  les  tumeurs  pulmonaires. 

Enfin,  des  observations immunohistochimiques ont relevé la présence dans la rate d’une immuno-réactivité “neurotensine-like” le long de l’artère centrale de la pulpe blanche (Dl et al., 1985) et de ses ramifications ainsi que dans la médulla du thymus (Atoji et al., 1996) : cela suggère de nouveau un lien entre système immunitaire et système neurotensinergique.

L’objectif principal de mon projet de recherche est d’explorer la fonction des formes longues non maturées de la NTS sur tous les processus d’oncogenèse ainsi que son rôle dans la réponse immunitaire anti-tumorale. Ceci a été possible, car les quatre peptides non maturés de la NTS (Proforme, LF-NTS et LF-NN et forme entièrement clivée) ont pu récemment être synthétisés purs et en quantité suffisante pour pouvoir être injectés aux animaux.

L’objectif premier de mes travaux est d’évaluer l’impact de ces formes sur la progression tumorale dans un modèle de carcinome pulmonaire n’exprimant pas la NTS. Les paramètres biologiques associés au cancer seront étudiés (expérimentation n° 1).

Pour cela il s’agira de suivre le développement tumoral sur le plan macroscopique puis moléculaire via la caractérisation de voies de signalisation oncogéniques. Le système immunitaire occupe une position importante dans l’immunité tumorale et par conséquent la progression tumorale.

Le second objectif est d’évaluer si ces formes longues sont immunosuppressives (expérimentation n° 2). Dans un modèle syngénique de carcinome pulmonaire hautement agressif, l’infiltration immunitaire sera quantifiée et caractérisée dans les tumeurs, le sang, et la rate.

La finalité de ce projet est de montrer qu’un anticorps dirigé contre LF NTS/NN, actuellement en développement dans l’équipe est efficace pour contrecarrer ces effets.

En permettant la réduction des processus oncogéniques et le renforcement du système immunitaire, cet outil thérapeutique fournira alors de nouvelles perspectives sur la mise en place d’un traitement combiné avec les thérapies courantes du cancer pulmonaire non à petites cellules (CPNPC).

Pour rappel, l’article présente uniquement l’introduction du mémoire. Pour accéder au protocole, données ainsi qu’à la discussion du présent document, n’hésitez pas à vous adresser directement auprès de l’auteur.