Les rayonnements ionisants, au-delà de leur effet cytotoxique direct, peuvent moduler l’immunogénicité des tumeurs. Les études menées dans des modèles précliniques de radiothérapie interne vectorisée alpha (RIV-α) soutiennent l’hypothèse d’une activation potentielle du système immunitaire. Cependant, la documentation de ces phénomènes immunologiques reste complexe, la RIV-α se distinguant de la radiothérapie externe en termes de dosimétrie, rendant difficile l’établissement de relations dose-effet. De plus, la nature systémique de la RIV-α complique l’évaluation clinique des effets sur les lésions non cibles. Parmi les défis scientifiques à relever pour optimiser l’efficacité clinique de la RIV-α, figurent également l’identification de biomarqueurs prédictifs et le développement de stratégies thérapeutiques combinées, notamment en association avec des immunothérapies.

Ionizing radiations, beyond their direct cytotoxic effect, may influence tumor immunogenicity. Studies conducted on preclinical models of alpha radioimmunotherapy (RIV-α) provide support for the hypothesis of potential immune system activation. However, documenting these immunological phenomena remains complex, as RIV-α differs from external radiotherapy in terms of dosimetry, making it difficult to establish a clear dose-response relationship. Additionally, the systemic nature of RIV-α complicates the clinical evaluation of its effects on non-target lesions. Among the important scientific challenges to be addressed in order to optimize the clinical efficacy of RIV-α are the identification of predictive biomarkers and the development of combined therapeutic strategies, particularly in association with immunotherapies.

# Introduction

Au-delà des effets radiobiologiques classiques des radiations, décrits comme cytotoxiques directs ou indirects via la radiolyse de l’eau, les rayonnements ionisants semblent également capables de moduler l’immunogénicité des tumeurs. Ce phénomène est bien documenté en radiothérapie externe, notamment à travers l’observation d’effets abscopaux, c’est-à-dire, la régression de lésions tumorales situées en dehors du champ d’irradiation. Ces observations ont permis de démontrer que l’irradiation d’une lésion peut entraîner l’activation de réponses immunitaires antitumorales, ou potentialiser leur efficacité, conduisant ainsi à la destruction de lésions non irradiées par les effecteurs immunitaires antitumoraux. Cependant, les résultats obtenus en radiothérapie externe ne peuvent être transposés directement aux radiothérapies vectorisées, et ce pour plusieurs raisons. La principale réside dans dosimétrie de la radiothérapie interne vectorisée (RIV) particulièrement hétérogène et complexe, ce qui rend difficile l’établissement de relations dose-effet. La dosimétrie de la RIV dépendant de nombreux paramètres, tels que le type de vecteur utilisé, qui influence la pharmacodynamie et la biodistribution du radiopharmaceutique, mais également des propriétés physico-chimiques du radionucléide, en particulier sa chimie de complexation, sa période physique, son schéma de décroissance ainsi que son type d’émission particulaire (émetteur α ou β). Par ailleurs, le processus tumoral lui-même, incluant la perfusion tumorale et l’expression des cibles sur chacune des lésions, joue également un rôle crucial. De surcroît, la nature systémique de la RIV complique l’attribution des effets observés sur les lésions non ciblées : sont-ils dus à une réponse immunitaire ou à un effet cytotoxique direct des radiations, voire à une combinaison des deux ? À ce jour, les études documentant les effets immunogènes de la RIV restent relativement rares, en particulier celles qui explorent les mécanismes cellulaires et moléculaires susceptibles d’expliquer cette modulation de l’immunogénicité tumorale (Fig. 1
                     ).

# Immunogénicité tumorale induite par la radiothérapie interne vectorisée alpha (RIV-α) : preuves précliniques

Bien qu’il soit difficile de documenter l’effet abscopal de la RIV-α en clinique, les modèles précliniques offrent l’opportunité d’étudier si, et comment, ces traitements sont susceptibles de stimuler l’immunité antitumorale, en particulier en évaluant si des souris préalablement traitées par RIV-α sont protégées contre une seconde greffe de la même tumeur. À ce titre, notre équipe a observé des résultats divergents. Dans une première étude, réalisée avec un modèle murin syngénique de myélome multiple (MOPC315.BM), les souris ont été traitées par RIV-α systémique, via une injection intraveineuse d’un anticorps monoclonal 9E7.4 ciblant le CD138 (ou syndécan-1, SDC1) murin, radiomarqué au radionucléide émetteur α, le bismuth-213 (213Bi-9E7.4). Une seconde inoculation de cellules tumorales a été effectuée chez ces souris après traitement et guérison par RIV-α. Les résultats ont révélé l’absence de protection vis-à-vis d’une nouvelle greffe de cellules tumorales, suggérant ainsi que la RIV-α n’avait pas induit de réponse immunitaire antitumorale protectrice (données non publiées). En revanche, dans une étude plus récente utilisant un modèle murin syngénique de glioblastome (GL261) [1], une injection stéréotaxique intracrânienne d’anticorps anti-CD138 couplé au radionucléide émetteur α, l’astate-211 (211At-9E7.4), a permis d’observer que les souris traitées étaient protégées contre une nouvelle greffe de cellules tumorales, démontrant que la RIV-α avait induit une réponse immunitaire antitumorale protectrice dans ce modèle.

# Immunogénicité tumorale induite par la RIV-α : mécanismes cellulaires et moléculaires

Sur le plan mécanistique, les études concernant les mécanismes moléculaires et cellulaires impliqués dans la modulation de l’immunogénicité tumorale associée à la RIV-α demeurent encore rares. Ces recherches ont principalement cherché à évaluer dans quelle mesure l’irradiation par des émetteurs de particules alpha peut induire :
                        
                           •
                           une mort immunogène des cellules tumorales ;
                        
                        
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                           l’infiltration des effecteurs immunitaires dans les tumeurs ;
                        
                        
                           •
                           leur reconnaissance et lyse cytotoxique des cellules tumorales.

Ainsi, notre équipe [2] et d’autres [3] ont montré, in vitro et in vivo, dans un modèle murin syngénique d’adénocarcinome colorectal (MC38), que l’irradiation alpha des cellules tumorales était associée à la libération de signaux de danger et de médiateurs pro-inflammatoires, notamment de DAMPs (danger-associated molecular patterns), de cytokines et chimiokines, ainsi qu’à l’activation de la voie cGAS/STING et à la production d’interférons de type I. Cette mort immunogène conduisant à l’activation et la maturation de cellules dendritiques présentatrices d’antigènes tumoraux, susceptibles d’activer des effecteurs immuns antitumoraux, et notamment des lymphocytes T CD8 cytotoxiques, susceptibles de migrer dans la tumeur pour y détruire les cellules tumorales. De plus, l’analyse de modèles in vivo de glioblastome (GBM) [1,4,5] et de mélanome [6] a également démontré que la RIV-α pouvait remodeler le microenvironnement immunitaire des tumeurs, en modifiant notamment son infiltrat leucocytaire, de type lymphoïde (T CD8+, T CD4+ auxiliaires, T CD4+ régulateurs et NK) ou myéloïdes (macrophages). Enfin, quelques études [7,8] ont révélé que, dans divers modèles tumoraux, l’irradiation avec des émetteurs α était associée à une modulation de l’expression des molécules du CMH de classe I, essentielles à la présentation des antigènes tumoraux aux lymphocytes T CD8+ et, par conséquent, à la reconnaissance et à la lyse des cellules tumorales par ces effecteurs immuns antitumoraux.

# Immunogénicité tumorale induite par la RIV-α : travaux en cours

Au sein de notre équipe, nous avons choisi d’explorer les mécanismes moléculaires et cellulaires de l’immunogénicité tumorale induite par la RIV-α à travers quatre modèles murins syngéniques : le modèle de myélome multiple (MOPC315.BM) décrit précédemment, un modèle d’adénocarcinome mammaire (4T1), le modèle d’adénocarcinome colorectal MC38 et un modèle de mélanome (B16F10). Ces quatre modèles expriment tous l’antigène CD138, cible de la RIV-α avec un anticorps anti-CD138 radiomarqué avec l’astate-211 (211At-9E7.4). Ces quatre modèles présentant des niveaux d’expression variés du CD138 et des radiosensibilités intrinsèques différentes, ils ont tous été étudiés à activité biologique équivalente résultant in vitro en une inhibition de leur prolifération de 80 %. Dans l’ensemble de ces modèles, nous avons démontré que la RIV-α induisait des lésions double brin de l’ADN, ainsi qu’une accumulation d’ADN double brin dans le cytosol dans les cellules tumorales irradiées in vitro. Toutefois, l’évaluation de l’activation de la voie cGAS/STING a révélé des résultats divergents selon les modèles étudiés. Dans les adénocarcinomes (4T1 et MC38), cette voie a été modulée, avec une augmentation de la forme phosphorylée active après irradiation. En revanche, pour les lignées de myélome multiple et de mélanome, aucune modulation n’a été observée ; cette voie semblant être constitutivement active, indépendamment de l’irradiation. Ces observations ont été validées et élargies par le séquençage des ARN messagers, l’analyse du sécrétome par Elisa et du surfaceome par cytométrie en flux. Après irradiation par RIV-α in vitro, les adénocarcinomes ont montré une augmentation de l’expression ou de la sécrétion de DAMPs, de médiateurs pro-inflammatoires et de cytokines/chimiokines susceptibles d’alerter le système immunitaire et d’induire le recrutement ou l’activation de cellules immunitaires. Dans ces modèles, nous avons également observé une modulation de l’expression de molécules membranaires impliquées dans la présentation des antigènes ou la régulation des effecteurs immuns cytotoxiques (Ly T CD8+ et NK) comme l’expression de PD-L1. En revanche, aucune induction de ces molécules n’a été observée dans le modèle du myélome et une réponse partielle dans le modèle du mélanome. Afin d’évaluer in vivo l’impact de ces modifications moléculaires sur la réponse immunitaire antitumorale, nous avons vacciné des souris avec des cellules tumorales préalablement irradiées par RIV-α in vitro, avant de leur greffer des cellules tumorales non irradiées de même lignée (modèle de vaccination prophylactique). Dans le modèle de l’adénocarcinome colorectal MC38, nous avons observé qu’une majorité des souris vaccinées étaient protégées, en concordance avec des résultats obtenus précédemment dans un modèle d’irradiation alpha non ciblée utilisant le bismuth-213 [2]. En revanche, dans les modèles d’adénocarcinome mammaire (4T1) et de mélanome (B16F10), nous n’avons pas observé de protection dans la majorité des animaux.

# Conclusion

La RIV-α semble capable de stimuler l’immunité antitumorale dans certains cancers, notamment via l’induction de cassures double brin de l’ADN, l’activation de la voie cGAS/STING, ainsi que la sécrétion d’IFN-I, de DAMPs et de cytokines, et par la modulation de l’expression de molécules ciblées par les effecteurs immuns cytotoxiques. Cependant, l’analyse des modèles de RIV-α in vitro suggère que cette modulation d’immunogénicité varie considérablement en fonction des types de cancers et, notamment, de leur statut cGAS/STING. De plus, les observations de mort immunogène faites in vitro ne permettent pas de prédire l’efficacité des stratégies de vaccination in vivo, les principales limites de ces modèles in vitro étant qu’ils ne tiennent, ou ne rendent, pas compte du contexte immunitaire antitumoral préexistant et spécifique à chaque cancer, ni de l’hétérogénéité de la dosimétrie de la RIV-α. Nous cherchons donc à développer des études mécanistiques dans des modèles de RIV-α in vivo, afin de pouvoir évaluer et prendre en considération, le microenvironnement immunitaire antitumoral spécifique et préexistant, tout en documentant d’éventuels effets de dose et/ou des doses-seuil, ainsi que des biomarqueurs associés. L’objectif final étant de proposer de nouvelles cibles thérapeutiques pour des stratégies qui pourraient par exemple combiner RIV-α et immunothérapies.

# Déclaration de liens d’intérêts

Les auteurs déclarent ne pas avoir de liens d’intérêts.