Les activités du laboratoire sont centrées sur la molécule HLA-G et s'articulent autour de trois projets :
Etudes fondamentales
Fonctions de la molécule HLA-G sur les cellules iNKT.
Les fonctions de la molécule HLA-G ont été décrite par notre service pour les cellules NK, les lymphocytes Ta/b et Tg/d, les lymphocytes B, les cellules présentatrices d’antigènes, et les neutrophiles [1].
Les cellules iNKT sont une sous-population de lymphocytes T caractérisées par l’expression d’un TCR capable de reconnaitre des antigènes lipidiques présentés dans le contexte de la molécule CD1d. Les iNKT constituent moins de 1% des cellules mononucléées du sang périphérique, mais peuvent jouer un rôle majeur dans l’initiation des réponses immunes, par leur capacité unique à sécréter de grandes quantités de cytokines pro et/ou anti-inflammatoires. Les iNKT sont activement étudiées pour leur capacité à induire l’immunité anti-tumorale. Nous avons montré que l’expression de surface du récepteur ILT2 à la surface des iNKT était supérieure à celle des lymphocytes T et des cellules NK. Il est donc probable que la molécule HLA-G inhibe ces cellules et/ou induise leur différenciation en cellules régulatrices. Ce projet a pour buts de caractériser les fonctions de la molécule HLA-G sur les cellules iNKT, de déterminer leurs impacts sur les capacités anti-tumorales de ces cellules, et de faire la preuve de concept d’une stratégie permettant de contrôler l’effet de la molécule HLA-G lors des immunisations anti-tumorales.
Caractérisation de molécules interagissant avec la protéine HLA-G et de leur participation à ses fonctions.
L’action de la molécule HLA-G au travers des récepteurs ILT2, ILT4, et KIR2DL4 est bien décrite. Néanmoins, nous avons démontré que cette molécule était capable d’induire l’expression de récepteurs inhibiteurs et bloquer la multiplication de tumeurs liquides chez des lignées tumorales n’exprimant pas les récepteurs connus pour HLA-G [2, 3]. Pour la compréhension des fonctions tolérogènes de la molécule HLA-G, ainsi que pour son utilisation en clinique, il est crucial d’identifier les molécules à travers lesquelles elle agit, de même que celles qui modulent son activité. Dans ce but, nos études visent à identifier les molécules interagissant avec HLA-G et à caractériser leur participation à ses fonctions. Nous utilisons les différentes protéines recombinantes que nous avons synthétisées afin d’identifier les récepteurs encore inconnus pour HLA-G à la surface cellulaire, ainsi que les protéines plasmatiques qui s’associent à cette molécule chez les donneurs sains, les patients transplantés, et les patients atteints de cancers. L’utilisation de lignées cellulaires transfectées avec les protéines nouvellement identifiées nous permettront de valider in vitro l’association entre HLA-G et chaque protéine nouvellement identifiée. Nous étudierons ensuite les conséquences de l’association avec HLA-G au niveau de la signalisation et si possible au niveau fonctionnel.
Etudes appliquées
Utilisation de la molécule HLA-G pour le diagnostic et la thérapie du cancer de la vessie
Le cancer de la vessie est le plus fréquent de l’appareil urinaire, le 7ème chez l’homme et le 17ème chez la femme. Son incidence est augmentée chez les fumeurs et les patients ayant préalablement été traités par radiothérapie pour un cancer de la prostate. Les doses de radiothérapie ont récemment été augmentées, passant classiquement de 65/70gy à 80gy actuellement, augmentant le risque de tumeur radio-induite. Des études précédentes ont démontré l’expression de la molécule HLA-G au cours de cette pathologie. Comme dans le cas d’autres tumeurs solides, HLA-G pourrait donc constituer un mécanisme d’échappement immunitaire. Bloquer son action pourrait donc rétablir l’immunité anti-tumorale. Cette approche est d’autant plus pertinente que les tumeurs non infiltrant le muscle sont sensibles à l’immuno-thérapie. L’instillation intravésicale de BCG est en effet recommandée pour les tumeurs de haut grade (pT1G3). Cette approche thérapeutique permet de retarder la repousse tumorale, mais pas de l’éradiquer. Au cours de ce projet, nous nous proposons de confirmer l’expression de la molécule HLA-G par les tumeurs de vessie, l’expression de ses récepteurs par les cellules infiltrantes, et de déterminer si ces expressions sont associées à un plus mauvais pronostic. Par ailleurs, de façon à formellement démontrer que l’expression de HLA-G par les cellules tumorales constitue un mécanisme d’échappement immunitaire, nous tenterons de restaurer la capacité cytolytique d’effecteurs NK et T issus du sang périphérique du même patient vis-à-vis des cellules tumorales, par l’utilisation d’anticorps monoclonaux anti-HLA-G bloquants. Dans un contexte thérapeutique, il est possible que la stimulation des effecteurs immuns par le BCG puisse être augmentée, voire remplacée par un blocage des fonctions immuno-inhibitrices de la molécule HLA-G, et que des effets à plus long terme puissent être observés. Comme cité plus haut, l’immunothérapie au BCG ne permet que de retarder la rechute. Le suivi régulier des patients ayant été opérés pour un cancer de la vessie est donc primordial, mais faute de marqueurs tumoraux, le suivi s’effectue par endoscopie. Au cours cette étude, nous mettrons donc en place une méthode de dosage de la molécule HLA-G dans les urines, et évaluerons la valeur de ce dosage pour le suivi post-opératoire.
Applications thérapeutiques
HLA-G est une molécule aux fonctions déterminantes pour des pathologies associées à la tolérance et à l’échappement immunitaire. De ce fait, elle possède un fort potentiel thérapeutique. Les applications les plus évidentes sont, d’une part, l’utilisation de ses fonctions tolérogènes pour la transplantation ou de ses capacités d’inhibition des réactions immunes (auto-immunité, pathologies inflammatoires chroniques), et d’autre part, le blocage de ses fonctions pour lever l’échappement immunitaire (tumeurs solides, infections virales). Dans l’optique de l’utilisation de la molécule HLA-G en thérapie humaine, notre activité de développement s’organise selon trois thèmes directement issus de notre recherche fondamentale : (i) l’utilisation de cellules exprimant HLA-G en thérapie cellulaire, (ii) la production de protéines exogènes tolérogènes ou inhibant la multiplication cellulaire pour la transplantation et l’oncologie, respectivement, et (iii) l’immunisation ADN anti-HLA-G en complémentation de protocoles d’immunisation ADN anti-tumorales.
Thérapie cellulaire
Un des écueils de la thérapie cellulaire reste le rejet des cellules transplantées. Compte tenu des propriétés tolérogènes de la molécule HLA-G, les enjeux thérapeutiques sont soit l’utilisation de ses propriétés immuno-tolérogènes afin de favoriser l’implantation des cellules transplantées, soit la génération de cellules exprimant HLA-G pour la greffe tissulaire.
Les cellules souches pluripotentes induites (iPS) possèdent des propriétés semblables à celles des cellules souches embryonnaires et sont obtenues par transduction de gènes de reprogrammation dans des cellules somatiques, ce qui justifie l’intérêt qu’elles représentent en médecine régénérative. Néanmoins leur utilisation se heurte toujours au problème de l’immunogénicité de leur progénie différenciée, et de rejet par le receveur. L’expression de la molécule HLA-G par les cellules et tissus différentiés à partir d’iPS pourrait augmenter leur tolérance après transplantation.
Les objectifs de ce projet sont : (i) d’étudier l’expression de la molécule HLA-G par les iPS et les mécanismes qui conduisent à sa réexpression lors de leur génération à partir de cellules somatiques HLA-G négatives, (ii) de transduire HLA-G dans les iPS afin d’assurer son expression après différenciation et de démontrer que cette expression favorise leur tolérance après transplantation dans un modèle animal, et (iii) d’investiguer la fonction d’HLA-G sur les cellules souches.
Protéines HLA-G exogènes
Notre objectif est de générer des protéines dérivées de la molécule HLA-G dont les propriétés tolérogènes puissent être exploitées pour la transplantation, d’une part, et dont les propriétés cytostatiques puissent être utilisées pour le traitement des tumeurs liquides, d’autre part.
Les études menées sur la période 2008-2013 nous ont permis de sélectionner une première protéine d’intérêt : la protéine de synthèse dimérique ((a1-a3)x2 pour sa fonction tolérogène in vivo et sa fonction d’inhibition de la multiplication cellulaire vis-à-vis de tumeurs liquides in vitro [3]. Au cours de la période 2013-2018, nous étudierons d’autres protéines HLA-G tronquées et poursuivrons nos efforts dans le sens de la caractérisation des structures de cette molécule qui sont impliquées dans chacune de ses fonctions afin de générer des protéines exogènes capables de cibler soit la tolérogène d’HLA-G, soit sa fonction d’inhibition de la multiplication cellulaire in vivo.
Immunisations ADN anti-HLA-G
L’expression de la molécule HLA-G par les tumeurs solides constitue un mécanisme d’échappement immunitaire, et il en est de même pour l’expression de HLA-G par des cellules infiltrant la tumeur. Dans le contexte d’une immuno-thérapie anti-tumorale l’expression de HLA-G peut donc constituer un facteur d’échec. Nos études menées en partenariat avec l’entreprise INVECTYS-Institut Pasteur, ont pour buts de développer un protocole d’immunisation ADN anti-HLA-G afin de générer d’une part des anticorps bloquants, et d’autre part, des lymphocytes T cytotoxiques anti-HLA-G. Le but de ces travaux est de bloquer l’effet inhibiteur de la molécule HLA-G lors d’immunisations ADN anti-tumorales telles que celles développées conjointement avec la société INVECTYS-institut Pasteur. Nos travaux précédents nous ont permis de caractériser les séquences immunogènes de la molécule HLA-G et de développer un protocole d’immunisation ADN anti-HLA-G afin de générer des anticorps bloquants, ainsi que de démontrer la génération de CTLs spécifiques pour HLA-G. Nous poursuivrons ce partenariat afin d’obtenir les données nécessaires à une étude pré-clinique. En particulier, nous démontrerons le caractère bloquant des anticorps anti-HLA-G générés, la capacité des CTLs anti-HLA-G à détruire spécifiquement une cible tumorale exprimant cette molécule. In vivo, nous établirons que l’immunisation ADN anti-HLA-G permet l’élimination de tumeurs humaines et murines exprimant HLA-G, chez la souris immunocompétente, transgénique HLA de classe I, et humanisée.