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IMMUNOTHERAPIE ET THERAPIE CELLULAIRE

IMMUNOTHERAPIE ET THERAPIE CELLULAIRE. Pr J-Olivier Bay, Service d’hématologie, CHU Clermont-Ferrand Département d’oncologie médicale, Centre Jean Perrin. STRATEGIES THERAPEUTIQUES DES CANCERS. Chirurgie Chimiothérapie Radiothérapie Hormonothérapie Immunothérapie - Thérapie cellulaire

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IMMUNOTHERAPIE ET THERAPIE CELLULAIRE

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Presentation Transcript

  1. IMMUNOTHERAPIE ET THERAPIE CELLULAIRE Pr J-Olivier Bay, Service d’hématologie, CHU Clermont-Ferrand Département d’oncologie médicale, Centre Jean Perrin

  2. STRATEGIES THERAPEUTIQUES DES CANCERS • Chirurgie • Chimiothérapie • Radiothérapie • Hormonothérapie • Immunothérapie - Thérapie cellulaire • Thérapie génique

  3. EVOLUTION RECENTE (1)CONNAISSANCE DES MECANISMES IMMUNOLOGIQUES • Mise en évidence des mécanismes de reconnaissance par le système majeur d’histo-compatibilité (MHC) (Zinkernagel 1979) • Mise en évidence des structures moléculaires MHC type 1 et 2 (Bjorknan 1987; Brown 1993) • Mise en évidence des mécanismes de présentation antigénique (Townsend 1986; Lechler 1996) • Identification des récepteurs spécifiques d’antigène sur les lymphocytes T • Identification des mécanismes de reconnaissance et d’activation des lymphocytes T • Découverte des cytokines et des facteurs de croissance et détermination de leurs rôles respectifs • Développement des anticorps monoclonaux

  4. EVOLUTION RECENTE (2)AMELIORATION DES TECHNIQUES • Progrès majeur dans les techniques de laboratoire - reconnaissance des cellules (anticorps monoclonaux) - technique de cytaphérèse - technique de congélation - culture ex-vivo des cellules - manipulation des greffons - expansion ex-vivo • Progrès à mettre en parallèle avec l’amélioration des techniques de biologie moléculaire et les connaissances sur la carcinogenèse • Interconnexion entre la biologie moléculaire et la thérapie cellulaire

  5. CLASSIFICATION DES METHODES D’IMMUNOTHERAPIE (1) I Stimulation antigénique III Activation des lymphocytes T auxiliaires II Cellules dendritiques Production de cytokines VII VI V Lymphocytes B Effecteurs cytotoxiques non spécifiques Lymphocytes T cytotoxiques • Production • d’anticorps • spécifiques • Structure de reconnaissance = • récepteur spécifique d’antigène • Reconnaissance sur les cellules • cibles de peptides associés au SMHC • Natural Killers (NK) • Lymphocytes tueurs activés • par les cytokines (LAK) • Macrophages activés IV

  6. CLASSIFICATION DES METHODES D’IMMUNOTHERAPIE (2) I • Immuno-adjuvants (immuno-stimulants) • Immunothérapie active non spécifique ou spécifique • Anticorps monoclonaux • Immunothérapie par les lymphocytes T cytotoxiques • Immunothérapie adoptive (thérapie cellulaire non spécifique ou spécifique) • Immunothérapie utilisant des techniques de thérapie génique II III IV V VI VII VIII

  7. IMMUNO-ADJUVANTS I I Stimulation antigénique Activation des lymphocytes T auxiliaires Cellules dendritiques Production de cytokines Lymphocytes B Effecteurs cytotoxiques non spécifiques Lymphocytes T cytotoxiques • Production • d’anticorps • spécifiques • Structure de reconnaissance = • récepteur spécifique d’antigène • Reconnaissance sur les cellules • cibles de peptides associés au SMHC • Natural Killers (NK) • Lymphocytes tueurs activés • par les cytokines (LAK) • Macrophages activés

  8. IMMUNOADJUVANTS I • Il s’agit d’agents bactériens ou synthétiques qui facilitent la réponse immunitaire de l’hôte vis-à-vis d’antigènes tumoraux spécifiques ou qui augmentent l’immunité non spécifique. • premiers essais : toxines de streptococcus pyogènes ou de serratia marcescens (toxine de Coley) • actuellement : bacille de Calmette et Guerin (B.C.G. thérapie) et corynebacterium parvum (C. parvum)

  9. MECANISME D’ACTION ANTITUMORALE • fixation du B.C.G. sur les cellules tumorales et les cellules épithéliales (récepteur à la fibronectine), mobilisation des cellules CD4+ de phénotype T avec une activité cytotoxique spécifique, des cellules CD8+, activation des cytokines INF-a, IL-10, IL-12, TNFa grâce lymphocytes T helper. La mémoire cellulaire des CD4 explique la durée de la réponse. • Les suspensions de C. parvum tuées augmentent la cytotoxicité des macrophages, induisent l’activité NK et stimulent l’activité anti-tumorale spécifique. • Levamisole : dérivé synthétique sulfuré possédant une activité anti-helminthe • L’OK-432 (picibanil) est une préparation obtenue à partir de toxines de streptococcus pyogène. Il induit une activation macrophagique et une sécrétion de TNFa.

  10. APPLICATIONS CLINIQUES • Cancers de l’ovaire • Cancers de la vessie

  11. IMMUNOTHERAPIE ACTIVE NON SPECIFIQUE II Stimulation antigénique Activation des lymphocytes T auxiliaires II Cellules dendritiques Production de cytokines Lymphocytes B Effecteurs cytotoxiques non spécifiques Lymphocytes T cytotoxiques • Production • d’anticorps • spécifiques • Structure de reconnaissance = • récepteur spécifique d’antigène • Reconnaissance sur les cellules • cibles de peptides associés au SMHC • Natural Killers (NK) • Lymphocytes tueurs activés • par les cytokines (LAK) • Macrophages activés

  12. IMMUNOTHERAPIE ACTIVE NON SPECIFIQUE II • Majoritairement représentée par l’utilisation clinique des cytokines • Cytokines (cyto : cellule ; kine : facteur): médiateurs physiologiques des communications intercellulaires, utilisables en culture ex vivo • Actions autocrine, paracrine ou/et endocrine • Utilisation clinique : IL-2, INFs, facteurs de croissance, TNFa

  13. INTERLEUKINE-2 • Identifiée en 1976 • produite par les lymphocytes T auxiliaires • actif sur les lymphocytes T et B si reconnaissance d’un antigène spécifique (acquisition du récepteur à l’IL-2) • relative spécificité de la réponse immunitaire • activation immédiate des cellules NK : LAK

  14. UTILISATION ACTUELLE ET FUTURE DE L’INTERLEUKINE 2 • Cancer du rein • Mélanomes malins (Kirkwood J. Clin. Oncol. 2000; 18 : 2444-58) • Cancer de l’ovaire • Post réinjection de lymphocytes T allogéniques • Voie IV ou SC

  15. INTERFERONS • Facteurs de résistance aux virus • IFN de type 1 • a produit par les cellules hématopoïétiques • b produit par les fibroblastes • activité biologique identique (même récepteurs) • augmente l’expression MHC type I • stimule les cellules NK (LAK) • IFN de type 2 (INFg) • produit par les lymphocytes T auxiliaire, cytotoxique et cellules NK • activateur puissant des macrophages et des cellules NK • stimule la production d’immunoglobulines • inhibe la production d’IL4

  16. UTILISATION ACTUELLE ET FUTURE DES INTERFERONS • leucémie à tricholeucocytes • leucémie myéloïde chronique • myélome multiple • lymphome non Hodgkinien de bas grade • cancer du rein • mélanome malin • Cancer superficiel de la vessie(Belldegrun J. Urol.1998; 159 : 1793-1801) • Tumeurs gliales malignes ?(Borden Cancer Biology 2000; 10 : 125-144) • Cancer ovarien ?(Windbichler Br. J. Cancer 2000; 82 : 1138-44)

  17. TNFa - INTERLEUKINE 1 • IL1 a et b • TNF a et b • TNFa : précurseur membranaire : activité pro-inflammatoire puissante • TNFa soluble : puissant activateur des cellules NK • application en clinique : perfusion isolé de membre, traitement intra-péritonéal • application biologique : culture ex vivo

  18. LES FACTEURS DE CROISSANCE • Cytaphérèses • Cultures ex vivo • Réduction des toxicités médullaires post chimiothérapie • Dysmyélopoïèse • Effet anti-tumoral du GM-CSF (Spitler J. Clin. Oncol. 2000; 18 : 1614-21)

  19. IMMUNOTHERAPIE ACTIVE SPECIFIQUE III Stimulation antigénique III Activation des lymphocytes T auxiliaires Cellules dendritiques Production de cytokines Lymphocytes B Effecteurs cytotoxiques non spécifiques Lymphocytes T cytotoxiques • Production • d’anticorps • spécifiques • Structure de reconnaissance = • récepteur spécifique d’antigène • Reconnaissance sur les cellules • cibles de peptides associés au SMHC • Natural Killers (NK) • Lymphocytes tueurs activés • par les cytokines (LAK) • Macrophages activés

  20. IMMUNOTHERAPIE ACTIVE SPECIFIQUE III • Utilisation de peptides antigéniques tumoraux • Vaccination autologue ou allogénique • Peptides synthétisés à partir des épitopes reconnus par les lymphocytes T cytotoxiques • Reconnaissance restreinte par MHC type I ou II • MAGE3 / HLA-A1 dans les mélanomes • Analogue du peptide gp100 / HLA-A2 dans les mélanomes • Gangliosides (GM2) (Levingston Semin. Oncol. 1998; 25 : 636-45)

  21. ANTICORPS MONOCLONAUX IV Stimulation antigénique Activation des lymphocytes T auxiliaires Cellules dendritiques Production de cytokines Lymphocytes B Effecteurs cytotoxiques non spécifiques Lymphocytes T cytotoxiques • Production • d’anticorps • spécifiques • Structure de reconnaissance = • récepteur spécifique d’antigène • Reconnaissance sur les cellules • cibles de peptides associés au SMHC • Natural Killers (NK) • Lymphocytes tueurs activés • par les cytokines (LAK) • Macrophages activés IV

  22. ANTICORPS MONOCLONAUX IV • activité anti-tumorale possible si un anticorps couplé à un agent-tueur (élément radio-actif, toxine ou drogue cytotoxique) est dirigé spécifiquement contre un antigène tumoral particulier • problème de l’utilisation d’anticorps monclonaux d’origine murin • Les techniques de biologie moléculaire permettent la constitution d’anticorps monoclonaux murins suffisamment humanisés (région constante humaine et région variable murine spécifique de l’antigène). Les risques d’immunisation sont ainsi beaucoup plus faibles.

  23. ANTICORPS MONOCLONAUX ACTUELS • Cibles : plutôt des onco-protéines fœtales ou des antigènes spécifiques de tumeurs • anticorps monoclonal anti-EGF = C225 • edrecolomab = anticorps monoclonal anti 17-1A (molécule d’adhésion) • Herceptine • induction de l’apoptose • réduit la prolifération cellulaire • effet synergique avec certaine drogues de chimiothérapie • Rituximab : anti-CD20 • induction de l’apoptose • réduit la prolifération cellulaire

  24. ANTICORPS BI-SPECIFIQUES • Il s’agit d’utiliser des anticorps bi-spécifiques liant les cellules tumorales et les cellules effectrices. • Cancer de la prostate : anti-CD64 couplé à anti-HER-2 (James 1999 Proc. Am. Soc. Clin. Oncol. 1197) • Cancer du sein : anti-Fc couplé à l ’anti-HER-2/neu (Ojik Cancer Immunol. Immunother. 1997; 45 : 207-9) • Cancer de l’ovaire : anticorps OC-TR qui fixe le récepteur CD3 du lymphocyte T et de l’autre côté, fixe les récepteurs aux folates des cellules de carcinome ovarien. (Canevari J. Natl. Cancer Instit. 1993; 87 : 1463-1469)

  25. LYMPHOCYTES T CYTOTOXIQUES V Stimulation antigénique Activation des lymphocytes T auxiliaires Cellules dendritiques Production de cytokines V Lymphocytes B Effecteurs cytotoxiques non spécifiques Lymphocytes T cytotoxiques • Production • d’anticorps • spécifiques • Structure de reconnaissance = • récepteur spécifique d’antigène • Reconnaissance sur les cellules • cibles de peptides associés au SMHC • Natural Killers (NK) • Lymphocytes tueurs activés • par les cytokines (LAK) • Macrophages activés

  26. LYMPHOCYTES T CYTOTOXIQUES V • Lymphocytes T infiltrants les tumeurs (TIL) • Réaction du greffon contre la tumeur • dans les tumeurs solides • évolution dans les hémopathies malignes • Réinjection de lymphocytes T allogéniques

  27. TIL • Autrefois développés à la suite des essais cliniques sur les LAK • Résultats cliniques décevants • Préparation des cellules difficile et complexe

  28. REACTION DU GREFFON CONTRE LA TUMEUR I APPLICATION DANS LES TUMEURS SOLIDES

  29. PRINCIPE DE L’ALLOGREFFE • effet cytotoxique majeur par un conditionnement myélo-ablatif (chimiothérapie seule ou association radio/chimiothérapie) • effet antitumoral immunologique par les lymphocytes T allogéniques (GVL ou GVT)

  30. PRINCIPE DU CONDITIONNMENT NON-MYELOABLATIF (1) • effet immunosuppresseur majeur avec myélotoxicité réduite • absence de toxicité majeure à la chimiothérapie • permet la réalisation de ce traitement chez des sujets plus âgés car: • immunosuppression limitant les risques de GVH aiguë chez les sujets plus âgés • toxicité réduite

  31. PRINCIPE DU CONDITIONNEMENT NON-MYELOABLATIF (2) • myélo-ablatif • endoxan : 50 mg/m2 par jour pendant 4 jours consécutifs • busulfan : 4 mg/kg par jour pendant 4 jours consécutifs • immunosuppresseur • fludarabine : 30 mg/m2 par jour pendant 5 à 6 jours consécutifs • sérum anti-lymphocytaire : 2,5 mg/kg par jour pendant 1 à 4 jours consécutifs • busulfan : 4 mg/kg par jour pendant 2 jours consécutifs

  32. RATIONEL DES ALLOGREFFES DANS LES TUMEURS SOLIDES • Théoriquement, l'effet GvL devrait être le même qu'un hypothétique effet GvT • Certitude d’utiliser un greffon indemne de cellules tumorales • Développement de conditionnements immunosuppresseurs • Observations de GvH autologues • Sensibilité de certains cancers à l’immunomodulation

  33. ALLOGREFFE ET TUMEURS SOLIDESRESULTATS DE LA LITTERATURE

  34. OBSERVATIONS • Faisabilité démontrée • Bonne prise des greffons • Taux de GvH observé conforme au taux de GvH attendu • Taux de réponse thérapeutique intéressant, surtout dans les cancers du rein • Absence de données sur le suivi à long terme

  35. REACTION DU GREFFON CONTRE LA TUMEUR (2) II DEVELOPPEMENT DANS LES HEMOPATHIES MALIGNES

  36. INTERET DES CONDITIONNEMENTS NON-MYELOABLATIFS DANS LES HEMOPATHIES • Réduction de la toxicité • Application dans des hémopathies où la toxicité de la procédure rendait la greffe inutile (myélome multiple) • Recul de l’âge limite • Traitement possible même si le Karnovsky est inférieur à 80 % • Application à d’autres maladies ?

  37. LYMPHOCYTES T ALLOGENIQUES • Risque de rechute leucémique corrélé au degré de réactivité immunologique représenté par l'intensité de la GvH aiguë (Blaise 1995) • Risque de rechute plus faible en cas de GvH chronique (Weiden 1981, Sullivan 1989) • Risque de rechute augmenté si greffon déplété en cellules T (Maraninchi 1987, Goldman 1988) • Risque de rechute augmenté en cas de greffes syngéniques (Gale 1994) • Risque de rechute plus important après autogreffe (Vey 1994) • Quelques publications rapportent que cette relation n'est pas toujours aussi claire (Kolb 1995, Champlin 1995). GvH et GvT sont-elles liées ?

  38. ROLE DES LYMPHOCYTES T ALLOGENIQUES • la déplétion en cellules T (CD4 ou CD8) du donneur réduit ou évite la GvH • présence de lymphocytes T allogéniques activés au niveau des lésions de la GvH • activation de lymphocytes T cytotoxiques avec destruction des cellules du receveur et production de cytokines (IFN, IL2 etc...) • outre la production des cytokines, l'effet GvL serait lié à la réactivité des lymphocytes T allogéniques contre des antigènes mineurs du MHC sur les cellules tumorales

  39. MODALITES THERAPEUTIQUES • Indications • Myélome multiple (Lokhorst J. Clin. Oncol. 2000; 18 : 3031-37) • Leucémie myéloïde chronique (Collins J Clin Oncol 1997 ; 15 : 433-44) • Nombre de cellules à réinjecter • Nombre total de réinjection • Rythme des réinjections • Manipulation ex vivo des lymphocytes T ?

  40. THERAPIE CELLULAIRE NON SPECIFIQUE VI Stimulation antigénique Activation des lymphocytes T auxiliaires Cellules dendritiques Production de cytokines VI Lymphocytes B Effecteurs cytotoxiques non spécifiques Lymphocytes T cytotoxiques • Production • d’anticorps • spécifiques • Structure de reconnaissance = • récepteur spécifique d’antigène • Reconnaissance sur les cellules • cibles de peptides associés au SMHC • Natural Killers (NK) • Lymphocytes tueurs activés • par les cytokines (LAK) • Macrophages activés

  41. THERAPIE CELLULAIRE NON SPECIFIQUE VI • LAK • Macrophages activés

  42. UTILISATION DE MACROPHAGES ACTIVES

  43. INTERET • Interféron  • Activation ex vivo de macrophages • Inhibition de l’activité tumoricide des macrophages par des facteurs extrinsèques (IL-10) • Activation des macrophages : acquisition d’un pouvoir tumoricide ( TNF, radicaux libres)

  44. MODE DE PRODUCTION DES MACROPHAGES ACTIVES (1) • Obtention de cellules mononucléées par cytaphérèse • Culture des cellules mononucléées • Activation des macrophages • Recueil des macrophages • Administration des macrophages

  45. MODE DE PRODUCTION DES MACROPHAGES ACTIVES (2) Cytaphérèse (3-6 109 cellules) Elutriation 18 h Macrophages Culture de 6 jours (37°c, GM-CSF 250 UI/ml) Interféron  (250 UI/ml) Injection (1-2 109 cellules)

  46. APPLICATION CLINIQUE • Cancer de l’ovaire (traitement en intra-péritonéal) • Cancer du rein (Lesimple J. Immunol. 2001) • Mélanome malin

  47. THERAPIE CELLULAIRE SPECIFIQUE VII Stimulation antigénique Activation des lymphocytes T auxiliaires Cellules dendritiques Production de cytokines VII Lymphocytes B Effecteurs cytotoxiques non spécifiques Lymphocytes T cytotoxiques • Production • d’anticorps • spécifiques • Structure de reconnaissance = • récepteur spécifique d’antigène • Reconnaissance sur les cellules • cibles de peptides associés au SMHC • Natural Killers (NK) • Lymphocytes tueurs activés • par les cytokines (LAK) • Macrophages activés

  48. UTILISATION DE CELLULES DENDRITIQUES « PULSEES »

  49. RATIONEL (1) “antigènes tumoraux” Cellules dendritiques (CD) CTL Cellules effectrices Cellules NK LAK TIL MAK Restreint par le CMH avec CD pour présentation des antigènes tumoraux Non restreint par le CMH

  50. RATIONEL (2) • Le développement d’une réponse immunitaire antitumorale efficace nécessite : • l’expression d’antigènes spécifiques par les cellules tumorales (TAA), • la présentation de ces antigènes par des cellules spécialisées (cellules dendritiques) aux lymphocytes T qui sont les effecteurs de la réponse immunitaire, • la stimulation efficace de ces lymphocytes T et • l’afflux des cellules effectrices sur le site tumoral.

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