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En plus d’un demi-siècle, l’oncologie médicale a évolué d’une approche utilisant des agents de chimiothérapie classique, passant par l’introduction des thérapies ciblées au milieu des années 2000, vers une nouvelle ère qui cherche à exploiter le système immunitaire du patient dans des stratégies thérapeutiques. Cette révolution a débuté par l’arrivée en clinique des anticorps monoclonaux anti-CTLA-4 (ipilimumab) et anti-PD-1 (pembrolizumab et nivolumab), ayant permis une rémission à long terme chez une proportion significative de patients souffrant d’un mélanome métastatique.1 Le CTLA-4 (Cytotoxic T lymphocyte antigen-4) et le PD-1 (Programmed-death 1) sont des « points de contrôle » physiologiques de la réponse immunitaire (dits « checkpoint »), situés à la surface des lymphocytes T. L’activation lymphocytaire T, médiée par la liaison d’un récepteur T (TCR) d’affinité suffisante à un épitope porté par le CMH (complexe majeur d’histocompatibilité) classe II à la surface des cellules présentatrices d’antigènes (CPC), constitue la phase dite de priming de l’immunité acquise. Des signaux de costimulation interviennent dans ce processus, notamment la liaison du CD28 (à la surface lymphocytaire) au complexe B7 (à la surface des CPC). Une liaison du CTLA-4 au complexe B7 en lieu du CD28 consiste en un mécanisme d’inhibition physiologique permettant d’éviter des réactions lymphocytaires exagérées et délétères. Le récepteur PD-1 est un récepteur inhibiteur des cellules T. Son interaction avec les ligands PD-L1 et PD-L2 (programmed-death ligand-1 et 2) exprimés par les tissus périphériques et les cellules tumorales mène à l’inhibition de l’activité cytotoxique de ces dernières dans la phase dite « effectrice ». Des anticorps monoclonaux commercialisés permettent de bloquer ces « freins » naturels, afin de stimuler une réponse immunitaire antitumorale efficace. Ces thérapies sont à l’heure actuelle en cours d’étude de phase III dans de nombreuses pathologies tumorales en monothérapie ou en association à visée synergique.
La thérapie cellulaire adoptive (ACT, adoptive cell therapy) est une forme d’immunothérapie passive et personnalisée, au stade encore expérimental, qui consiste en l’utilisation de lymphocytes T cytotoxiques autologues à des fins thérapeutiques. Elle trouve son origine dans la constatation qu’une infiltration lymphocytaire intratumorale est corrélée à une meilleure survie dans les stades métastatiques de certaines néoplasies solides.2 Le concept rationnel étant d’exploiter la spécificité naturelle de ces cellules immunitaires et de potentialiser leur efficacité. Son processus repose en l’isolement, l’expansion clonale in vitro, le conditionnement, la réinfusion et le soutien chez l’hôte d’une population lymphocytaire T ciblée contre des antigènes exprimés dans les cellules tumorales. Les premières données prometteuses ont été rapportées chez des patients souffrant d’un mélanome métastatique prétraité avec des cas de survie à long terme.3
En raison du rôle important des molécules du complexe majeur d’histocompatibilité (HLA chez l’humain) dans la reconnaissance antigénique lorsque les cellules présentatrices interagissent avec le système immunitaire, les lymphocytes T utilisés pour le transfert doivent être les propres lymphocytes du patient, c’est-à-dire, autologues. Ils peuvent être des lymphocytes retrouvés dans le sein de la tumeur, appelés plus couramment tumor-infiltrating lymphocytes (TIL), ou des lymphocytes circulants génétiquement modifiés pour porter soit un récepteur T cloné (TCR, T-cell receptor), soit un récepteur chimérique antigénique (CAR, chimeric antigen receptor) visant tous les deux un antigène tumoral spécifique.
Cet article portera essentiellement sur la thérapie cellulaire adoptive à base de TIL (ACT-TIL), dont l’implantation au Centre hospitalier universitaire vaudois (CHUV) verra prochainement le jour.
L’ACT-TIL consiste en la réinfusion de lymphocytes T autologues, principalement des CD8+, qui ont étés prélevés d’une lésion cancéreuse. Cette réinfusion est précédée d’une chimiothérapie de conditionnement lympho-déplétive qui a pour but de créer un environnement favorable à l’accueil et à la pérennisation de ces cellules dans l’organisme. Elle vise à neutraliser des lymphocytes endogènes, notamment les T régulateurs qui constituent un frein à l’implantation de ce nouveau « pool » de cellules effectrices. Les lymphocytes infusés sont ensuite stimulés par l’administration d’interleukine-2 (IL-2) à haute dose, une cytokine pro-inflammatoire, l’objectif final étant la reconnaissance des cellules tumorales et leur destruction via une cytotoxicité à médiation cellulaire.
Certains types de cancer, comme par exemple le mélanome et le cancer pulmonaire non à petites cellules, présentent un fort caractère immunogénique expliqué par leur importante charge mutationnelle et la subséquente production de néo-antigènes (antigènes propres d’une tumeur qui surviennent suite à une mutation).4 La reconnaissance de ces néo-antigènes par le système immunitaire a été clairement démontrée et explique le rationnel de l’ACT-TIL. En effet, les TIL représentent un « pool » de cellules immunitaires effectrices avec une grande diversité antigénique, les plus à même de reconnaître les néo-antigènes exprimés par les cellules tumorales.4
L’essentiel des données cliniques sur l’ACT-TIL portent sur le traitement de patients souffrant de mélanomes métastatiques réfractaires aux traitements standards. L’équipe du Dr Rosenberg, au National Cancer Institute (NCI, Bethesda), a publié, en 2011, les résultats d’une étude de 93 patients avec un mélanome métastatique. Dans cette étude, trois régimes de conditionnement ont été testés, associant le cyclophosphamide (agent alkylant) à la fludarabine (analogue des purines) seuls ou suivis d’une irradiation corporelle totale à 2 et 12 Gy.3 Les taux de réponses globales ont été respectivement de 49, 52 et 72 %, dont 21 % de réponses complètes (RC). Le plus remarquable étant que 19 des 20 RC rapportées se sont maintenues à dix ans de suivi. Les résultats du MD Anderson et du Moffitt Cancer Center, publiés en 2012, ont montré un taux de réponses comparable, avoisinant les 50% dans leurs cohortes respectives de 31 et 13 patients (dont 7 et 15% de RC).5,6 Des résultats similaires ont étés démontrés par Besser et coll., et ceci malgré la progression après d’autres immunothérapies, comme l’ipilimumab.7 Dans cette étude portant sur 80 patients, 23 ont dû être retirés pour progression et huit (10 %) pour une impossibilité d’obtenir un nombre suffisant de TIL. Son analyse en intention de traiter a démontré des taux de réponses globales de 29 % vs 40 % chez les patients effectivement traités. Cette constatation souligne l’importance d’une sélection adéquate des patients éligibles.
De nombreuses études de phases I/II sont actuellement en cours dans le monde. Elles évaluent la tolérance à l’ACT-TIL dans le traitement de différentes néoplasies avancées, telles que le carcinome ovarien, les néoplasies liées au Papillomavirus humain (HPV), et les tumeurs gastro-intestinales, à titre d’exemples. En Hollande, une étude de phase III, comparant l’ACT-TIL à l’ipilumumab en première ligne (en cours de recrutement) dans le traitement du mélanome. sera achevée d’ici 2020. La combinaison de l’ACT-TIL aux inhibiteurs de « checkpoint » tels que les anti-PD1 est également à l’étude au NCI et au Moffitt Cancer Center, et fera aussi l’objet d’un essai clinique au CHUV.
La complexité technique d’une telle thérapie personnalisée rend son accessibilité limitée en dehors de centres spécialisés dotés d’installations dédiées, à savoir un laboratoire de thérapie cellulaire certifié et une équipe médico-infirmière formée et capable de gérer sa toxicité, entre autres.
Le processus thérapeutique de l’ACT-TIL peut présenter de nombreuses limitations. Tout d’abord, une sélection appropriée des patients est primordiale non seulement en raison de l’intensité du traitement, mais également à cause de la durée du processus de culture des TIL estimée à environ 5-6 semaines. Les patients présentant une maladie agressive à progression rapide devraient être écartés d’une telle approche. Deuxièmement, pour la récolte des lymphocytes, il faut avoir à disposition une lésion tumorale de taille adéquate et accessible par une résection chirurgicale. Ensuite, il n’est pas garanti d’obtenir un nombre suffisant de lymphocytes lors de la phase d’expansion clonale en laboratoire. Le taux d’échecs de cette phase préthérapeutique est estimé à environ 10 % selon les différentes études cliniques, et les raisons sont variables.8
L’infiltration du stroma tumoral est également un facteur limitant. Il a été démontré par marquage radioactif des lymphocytes que les TIL après transfert peuvent échouer à pénétrer le stroma tumoral chez certains patients. Le micro-environnement de la tumeur joue un rôle important dans cette limitation. Il est connu que l’afflux de cellules T dépend d’une part, de la reprogrammation de l’endothélium tumoral qui devient permissif à l’extravasation de ces cellules et d’autre part, à l’expression de certaines cytokines et chemokines qui auront comme fonction de les attirer, entre autres. Une dysfonction de ces mécanismes régulateurs peut expliquer l’absence d’infiltration des cellules T dans la tumeur.
Un essai clinique a permis de montrer une augmentation significative de l’expression de PD-1 sur les lymphocytes transférés in vivo, par rapport à l’expression de PD-1 sur ces lymphocytes au moment de l’infusion.9 Cette surexpression de récepteurs inhibiteurs peut expliquer la diminution du potentiel cytotoxique des lymphocytes T infusés et leur « épuisement » résultant en l’absence de réponse durable chez certains patients.
Différentes méthodes ont été décrites pour la production et la sélection des TIL. La plus simple est l’utilisation de la masse brute des cellules expandues (méthode dite « Bulk »), indépendamment de leur réactivité contre la tumeur et de leur spécificité antigénique. Une méthode dite sélective repose sur la mesure de production d’IFN par les TIL qui sont isolés sur cette base et donc supposés les plus réactifs. Une autre méthode est la sélection de populations lymphocytaires dites jeunes ou « Young TIL » définies par des cellules ayant un temps de culture court, donc en phase de maturation et différenciation plus précoce. Une dernière méthode plus sophistiquée, basée sur l’identification de néo-antigènes par séquençage de nouvelle génération, est de sélectionner les lymphocytes spécifiques au moyen de cellules présentatrices d’antigènes exprimant ces néo-antigènes. La finalité de toutes ces méthodes est l’obtention d’un « pool » de lymphocytes cytotoxiques (CD8+) aux propriétés antitumorales et réplicatives les plus efficientes possibles. Elles doivent également être capables de générer une population de cellules mémoires. Le fait qu’une proportion significative de ce « pool » de cellules puisse être constituée de lymphocytes T auxiliaires (CD4+) n’est pas délétère, une propriété antitumorale propre leur ayant récemment été attribuée.10 La présence de cellule CD4+ régulatrices (Tregs) n’est par contre pas souhaitable et certains protocoles ajoutent des étapes visant à les éliminer.
Le déroulement de la thérapie ACT-TIL se déploie en six phases successives détaillées ci-dessous (figure 1).
La résection chirurgicale d’une lésion tumorale de 1-2 cm de diamètre au minimum par une équipe de chirurgiens expérimentés est la première étape du processus. Un volume insuffisant ne permet pas l’obtention d’un nombre suffisant d’unités lymphocytaires génératrices de colonies.
La pièce d’exérèse est scindée en 24 fragments de 1-3 mm3 qui sont disposés sur des milieux de culture enrichis en IL-2, où ils sont séparés des cellules tumorales et autres éléments du stroma. L’IL-2 permet de stimuler leur expansion clonale jusqu’à un nombre avoisinant 50 x 106, étape à laquelle les cellules sont cryopréservées en attente de la planification du traitement proprement dit. Cette phase est appelée pre-rapid expansion protocol ou « pre-REP ».
Une fois le traitement planifié (voir chimiothérapie lympho-déplétive, ci-après), les cellules sont décongelées et placées dans un système automatisé de culture cellulaire qui permet d’accroître la population lymphocytaire initiale d’un facteur 1000, passant d’environ 106 à 109 cellules, phase dite rapid expansion protocol ou « REP ». Des tests visant à certifier la stérilité et l’absence de cellules tumorales sont effectués durant et à la fin de la phase de REP. Le produit final révèle un aspect laiteux d’un volume avoisinant les 300-400 ml environ. Le nombre de cellules nécessaire n’est pas défini de manière stricte mais devrait se trouver entre 1 x 109 - 1 x 1011 selon la littérature disponible.
Le conditionnement du patient par un régime de chimiothérapie non myéloablative mais lympho-déplétive à base de cyclophosphamide à haute dose et fludarabine (Cy/Flu) sur cinq ou sept jours (selon le protocole choisi) permet de générer un environnement favorable à la pérennisation des cellules infusées. Il s’ensuit une période d’aplasie transitoire de dix à quatorze jours nécessitant une surveillance étroite, les risques infectieux et hémorragique étant similaires à celui des patients en autogreffe de cellules souches.
La réinfusion des TIL est effectuée dans les 24 à 48 heures qui suivent la fin du conditionnement en fonction du protocole choisi. La perfusion se déroule sur une période de 30 minutes où le volume total des cellules est administré sous surveillance étroite des paramètres vitaux.
Des perfusions d’IL-2 à haute dose, débutées dans les suites de la réinfusion, sont poursuivies à raison de trois doses journalières sous surveillance étroite de la tolérance du patient. La durée est variable et dépend de la tolérance clinique et du protocole. Il s’agit de la phase la plus critique du traitement où une toxicité sous forme d’état fébrile, frissons, hypotension, oligurie et œdème pulmonaire sur syndrome de fuite capillaire doit être gérée de manière agressive et dynamique. En effet, ce traitement comporte un taux de mortalité estimé à 1-2 %, surtout en raison des causes infectieuses ou suite aux effets indésirables de l’IL-2. L’entièreté du processus de conditionnement, réinfusion et soutien cytokinique est réalisée en intrahospitalier sous surveillance médico-infirmière constante, et sa durée est estimée à 21 jours environ.
Le risque d’une réaction post-transfusionnelle du greffon contre l’hôte (GVH post-transfusionnel) a été observé après transfusion sanguine non irradiée chez des patients ayant reçu de la fludarabine. En conséquence, les patients traités par cette thérapie doivent bénéficier de transfusions des produits sanguins irradiés à vie. De même que le risque de réactivation herpétique chez les patients à sérologies positives et de pneumocystose est à prévenir par la prescription de prophylaxies anti-infectieuses de valacyclovir et triméthoprime-sulfaméthoxazole, respectivement, pendant une durée minimale de six mois. Toute corticothérapie soit locale ou systémique est à proscrire, afin de ne pas nuire à la fonction et à la survie des lymphocytes réinfusés.
Le Département d’oncologie du CHUV a créé un Centre de thérapie expérimentale en 2014 et le Service d’immuno-oncologie en 2015. Ces structures sont dévouées au développement de thérapies immunitaires personnalisées, afin de déployer de nouveaux outils contre le cancer, comme par exemple les vaccins thérapeutiques ou le transfert adoptif de cellules immunitaires. Dans le courant de l’année 2016, nous allons ouvrir notre première étude de phase précoce à base d’ACT-TIL en association à un inhibiteur de checkpoint, pour des patients présentant un mélanome métastatique en progression après au moins une première ligne de traitement standard.
La mise sur pied d’une immunothérapie personnalisée telle que les TIL demande une infrastructure complexe et le savoir-faire d’une équipe dédiée. Elle recèle un potentiel de développement important. La modulation des propriétés fonctionnelles des lymphocytes par génie génétique est un domaine florissant de recherche. L’utilisation de vecteurs viraux afin d’augmenter l’expression de protéines membranaires de costimulation ou le développement de cytokines immuno-modulatrices sont autant d’exemples d’optimisations possibles. De même, l’identification de néo-antigènes résultant de mutations somatiques représentera un moyen de sélectionner des pools lymphocytaires de spécificité accrue. Chaque étape du processus de l’ACT-TIL détient un potentiel évolutif notoire. Les avancées de la technique conjointement à l’expérience acquise par les équipes médicales impliquées permettront l’élaboration de différents essais cliniques, dans l’espoir d’une amélioration des résultats déjà obtenus. Ce défi technique est en cours d’élaboration au Service d’oncologie et immuno-oncologie de Lausanne.
Les auteurs n’ont déclaré aucun conflit d’intérêts en relation avec cet article.
▪ La thérapie cellulaire adoptive est une forme d’immunothérapie qui consiste en l’utilisation de lymphocytes T cytotoxiques autologues à but thérapeutique
▪ Ce traitement a démontré un taux de réponses complètes de longue durée entre 10-20 %, se poursuivant à dix ans chez des patients souffrant d’un mélanome avancé
▪ Cette thérapie est limitée à des centres spécialisés dotés d’installations dédiées et s’effectue seulement dans le cadre d’études cliniques
▪ L’utilisation des corticoïdes chez les patients inclus dans ce type d’étude est proscrite, et le centre en charge du patient doit être contacté en cas de nécessité d’administrer ce traitement