Cellules CAR-T pour le traitement des tumeurs solides : présent et futur

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Cellules CAR-T pour le traitement des tumeurs solides : présent et futur

BEN AISSA, Assma, NICULESCU, Maria-Viviana, MIGLIORINI, Denis

Abstract

La thérapie cellulaire adoptive par cellules CAR-T (CAR-T cells, Chimeric Antigen Receptor T-cells) permet de modifier génétique-ment des lymphocytes T de telle sorte qu'ils expriment un nouveau récepteur capable de cibler des antigènes tumoraux spécifiques. Cette thérapie montre des résultats impressionnants dans certaines hémopathies malignes mais rencontre encore de nombreux obstacles dans le traitement des tumeurs solides. En effet, la paucité des cibles antigéniques, l'hétérogénéité antigénique, la difficulté d'accès au site tumoral et le microenvironnement tumoral immunosuppressif constituent les principaux défis à surmonter dans les tumeurs solides. L'avancement rapide des technologies CAR couplé à une meilleure compréhension des mécanismes d'efficacité, toxicité et résistance tracent le chemin du succès des cellules CAR-T dans les tumeurs solides.

BEN AISSA, Assma, NICULESCU, Maria-Viviana, MIGLIORINI, Denis. Cellules CAR-T pour le traitement des tumeurs solides : présent et futur. Revue médicale suisse , 2021, vol. 17, no.

739, p. 985-993

PMID : 34009758

Available at:

http://archive-ouverte.unige.ch/unige:153648

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Cellules CAR-T pour le traitement des tumeurs solides : présent et futur

La thérapie cellulaire adoptive par cellules CAR-T (CAR-T cells, Chimeric Antigen Receptor T-cells) permet de modifier génétique- ment des lymphocytes T de telle sorte qu’ils expriment un nou- veau récepteur capable de cibler des antigènes tumoraux spéci- fiques. Cette thérapie montre des résultats impressionnants dans certaines hémopathies malignes mais rencontre encore de nom- breux obstacles dans le traitement des tumeurs solides. En effet, la paucité des cibles antigéniques, l’hétérogénéité antigénique, la difficulté d’accès au site tumoral et le microenvironnement tumoral immunosuppressif constituent les principaux défis à surmonter dans les tumeurs solides. L’avancement rapide des technologies CAR couplé à une meilleure compréhension des mécanismes d’efficacité, toxicité et résistance tracent le chemin du succès des cellules CAR-T dans les tumeurs solides.

CAR-T Cells in solid tumours: present and future Adoptive cell therapy with CAR-T cells (Chimeric Antigen Receptor T-cells) genetically modifies T lymphocytes in such a way that they express a new receptor capable of targeting certain specific tumor antigens. This therapy showed impressive results in some hemato- logical malignancies but still faces many hurdles in the treatment of solid tumours. Indeed, paucity of antigen targets, antigen hetero- geneity, poor trafficking to the tumor site and the immunosuppres- sive tumour microenvironment are the main challenges in solid tumours.  The rapid advancement of CARs technologies, coupled with a better understanding of the mechanisms of efficiency, toxicity and resistance, pave the way for the success of CAR-T cells in solid tumours.

INTRODUCTION

Les interactions entre les cellules cancéreuses et non cancé- reuses constituent le microenvironnement tumoral. Les cel- lules non malignes sont une population hétérogène composée notamment de cellules du système immunitaire comprenant les lymphocytes T cytotoxiques CD8+, les lymphocytes T CD4+

et les cellules natural killer (NK) parmi d’autres.¹ Le dialogue entre les cellules tumorales et les lymphocytes est la cible d’immunothérapies incluant des anticorps monoclonaux qui ciblent des antigènes de surface, comme le rituximab (anti- CD20) et des inhibiteurs de points de contrôle immunitaire

(IPCI), permettant de restaurer la fonction cytotoxique des lymphocytes  T CD8+ en inhibant les molécules inhibitrices comme le pembrolizumab (anti-PD-L1), le nivolumab (anti-PD-1) ou l’ipilimumab (anti-CTLA-4). Les IPCI ont révolutionné le domaine de l’immuno-oncologie avec une amélioration de la survie dans de nombreux cancers tant en situation métasta- tique qu’adjuvante. Toutefois, malgré ces nouvelles thérapies, des résistances apparaissent et les tumeurs progressent. Dès lors, d’autres immunothérapies sont développées incluant les transferts de lymphocytes T autologues qui infiltrent la tumeur (Tumour Infiltrating Lymphocytes (TIL)) et sont capables de reconnaître les néoantigènes tumoraux, de lymphocytes T avec modification génétique du récepteur (T-Cell Receptor (TCR)) ou de lymphocytes  T avec un Chimeric Antigen Receptor (CAR) pour cibler certains antigènes spécifiques.^1,2

RECONNAISSANCE ANTIGÉNIQUE DES LYMPHOCYTES T PAR LE TCR

Le lymphocyte T CD8+ cytotoxique interagit avec une cellule présentatrice d’antigène comme une cellule dendritique ou un macrophage, à travers son récepteur TCR reconnaissant un complexe formé par une molécule Human Leukocyte Antigen (HLA) de classe I présentant un peptide antigénique spécifique préalablement protéolysé par la cellule présenta- trice d’antigène. En outre, la reconnaissance du complexe HLA/peptide nécessite le corécepteur CD8 qui participe aussi à la transduction du signal (figure 1). Le complexe HLA de classe I se trouve à la surface de toutes les cellules nucléées.

Dès lors, les cellules tumorales présentant des peptides mutés à leur surface peuvent être également reconnues par les lymphocytes T et détruites par leur action cytotoxique avec sécrétion de granzymes B et interféron γ. Une costimulation du lymphocyte T est indispensable pour permettre son acti- vation complète et implique l’interaction de CD28 avec CD80 ou CD86, tous deux exprimés sur les cellules présentatrices d’antigène. La réponse immunitaire est étroitement con- trôlée par un équilibre entre corécepteurs activateurs et inhibiteurs, afin de maintenir une réponse immunitaire face aux antigènes mais aussi une tolérance au soi. Les molécules inhibitrices des points de contrôle immunitaire (IPCI) sont surexprimées dans les cancers et sont la cible d’anticorps spécifiques.^3,4

THÉRAPIE CELLULAIRE ADOPTIVE

La thérapie cellulaire adoptive est le transfert chez les patients oncologiques de lymphocytes T autologues qui ont massive- ment proliféré ex vivo.

Dre ASSMA BEN AÏSSA ^a,*, Dre MARIA-VIVIANA NICULESCU ^a,* et Pr DENIS MIGLIORINI ^a,b,c,d Rev Med Suisse 2021 ; 17 : 985-93

aDépartement d’oncologie, HUG, 1211 Genève 14, ^bCentre de recherche translationnelle en onco-hématologie, UNIGE, 1211 Genève 4, ^cBrain Tumor and Immune Cell Engineering Group, Faculté de médecine, UNIGE, 1211 Genève 4,

dSwiss Cancer Center Léman

assma.benaissa@hcuge.ch | maria-viviana.niculescu@hcuge.ch denis.migliorini@hcuge.ch

*Ces auteurs ont contribué de manière équivalente à la rédaction de cet article.

La première méthode à l’étude utilise les TIL prélevés au sein de la tumeur du patient, mis en culture et réinfusés au même patient. Ces TIL sont capables de reconnaître les néoantigènes tumoraux. Cette technique permet d’obtenir de bonnes ré- ponses tumorales, parfois prolongées, surtout décrites dans le mélanome métastatique.⁵ Néanmoins, les TIL sont constitués d’une population hétérogène de lymphocytes T spécifiques et non spécifiques à la tumeur. De plus, ils présentent différents degrés de différenciation entraînant différentes capacités de reconnaissance antigénique. Plusieurs études sont en cours évaluant l’efficacité des TIL dans plusieurs tumeurs solides, seuls ou en association avec des IPCI.

Les cellules CAR-T sont des lymphocytes T génétiquement modifiés pour exprimer un CAR indépendant de la recon- naissance par le système HLA.⁶ Ce récepteur chimérique est composé d’un domaine extracellulaire de reconnaissance de l’antigène, formé des portions variables des chaînes légères et lourdes sur le modèle d’une immunoglobuline, et spécifique à un antigène tumoral cible, par exemple le CD19 (protéine hautement exprimée dans les hémopathies malignes de type B). Le domaine de liaison à l’antigène est relié au domaine transmembranaire par une région spacer, qui procure la flexibilité pour augmenter l’affinité de liaison à l’antigène. Le domaine transmembranaire stabilise le récepteur dans le lymphocyte T en s’associant avec d’autres protéines de surface et corécepteurs. Le domaine intracytoplasmique constitue un élément majeur de l’activité de la cellule CAR-T.

Il est constitué d’un domaine de costimulation qui amplifie l’expansion précoce de la cellule CAR-T et d’un domaine de signalisation qui initie la cascade de réactions conduisant à l’activation immunitaire (figure 2).^7,8

Première génération

La première génération de CAR consistait uniquement en une chaîne de fragment variable (scFv) associée à la région transmembranaire et la signalisation intracellulaire par la molécule CD3ζ du TCR. L’efficience et la sécurité des cellules CAR-T de première génération étaient difficiles à établir, de par leur faible expansion et courte persistance in vivo après réinjection.⁸

Deuxième génération

La deuxième génération de CAR incorpore le domaine de costimulation par CD28 ou 4-1BB générant des récepteurs capables de renforcer la transmission du signal et par consé- quent l’activation du lymphocyte T. CD28 présente un haut potentiel d’activation lymphocytaire en induisant la produc- tion en masse de cytokines activatrices (IL-2, IFN-γ, TNFα), mais il a été démontré que son activation conduit à un

« épuisement » lymphocytaire et à l’activation de signaux inhibiteurs tel que PD-1 entre autres. À l’opposé, la costimu- lation par le domaine 4-1BB confère une expansion plus lente mais plus durable en améliorant la survie du lympho- cyte  T et sa résistance à l’induction de l’apoptose. Ces cellules CAR-T de deuxième génération ciblant le CD19 ont montré une réponse profonde et durable dans les hémopa- thies malignes.⁹

Troisième génération

La troisième génération de CAR combine plusieurs domaines de costimulation afin de renforcer l’activation des lympho- cytes.

Quatrième génération

La quatrième génération de CAR ajoute un domaine IL-12 de coactivation aux produits de deuxième génération, avec un

ζ ζ

ε δ ε

α β γ

CD3 Peptide tumoral

Cytoplasme

Signalisation HLA classe I

CD8

CD3

le récepteur des lymphocytes T

Le récepteur des lymphocytes T est un hétérodimère constitué dans 95 % des cas de 2 chaînes (1 alpha et 1 bêta). La fonction du TCR requiert son association avec CD3 (formés par la chaîne CD3γ, CD3δ et les chaînes CD3ε) et avec la chaîne de signalisation ζ.

Le TCR des lymphocytes CD8+ cytotoxiques reconnaît le complexe formé par une molécule HLA de classe I présentant un peptide antigénique spécifique.

Le corécepteur CD8 participe à la stabilisation du complexe mais aussi à la transduction du signal. Ce premier signal associé à une costimulation (CD28- CD80, non représentés) entraîne l'activation complète du lymphocyte T.

HLA : Human Leucocyte Antigen ; TCR : T cell receptor.

Spacer

Vh Vl

Domaine cytoplasmique d’activation

Transmembrane Domaine de reconnaissance antigénique extracellulaire (scFv)

CD28, 4-1BB ou OX40 Costimulation SignalisationCD3ζ

Le CAR est constitué d'un domaine de reconnaissance antigénique extracellulaire formé par la fusion du fragment variable des chaînes lourdes et légères (scFv).

Ce domaine de liaison antigénique est relié au domaine transmembranaire par le spacer qui favorise la synapse entre la cellule CAR-T et la cellule cible.

Le domaine transmembranaire stabilise le récepteur dans le lymphocyte T. Le domaine intracellulaire est constitué d'un domaine de costimulation qui amplifie l'expansion précoce de la cellule CAR-T et d'un domaine de signalisation qui initie la cascade de réactions conduisant à l'activation de la cellule CAR-T.

scFv : Single Chain Variable Fragment;  VH : domaine variable des chaînes lourdes ; VL : domaine variable des chaînes légères.

produit dérivé nommé TRUCK (Cell Redirected for Universal Cytokine-Mediated Killing). Ce dernier élément entraîne éga- lement, outre l’activation lymphocytaire, celle de l’immunité innée permettant aussi l’élimination des cellules tumorales n’exprimant pas d’antigènes cibles.

Cinquième génération

Une cinquième génération de CAR est actuellement étudiée, combinant une région cytoplasmique modifiée du récepteur IL-2 avec un site de liaison pour le facteur de transcription STAT3 (Signal Transducer and Activator of Transcription 3).

L’activation de ce récepteur par l’antigène déclenche une signalisation simultanée et synergique du TCR via sa protéine CD3, du domaine de costimulation CD28 et du récepteur IL-2 via STAT3.¹⁰

PRODUCTION ET ADMINISTRATION DES CELLULES CAR-T

Les cellules CAR-T sont produites en plusieurs étapes résumées dans la figure 3. Tout d’abord, les leucocytes sont prélevés du patient par leucapharèse et les lymphocytes sont séparés des autres leucocytes par des anticorps ou marqueurs spécifiques. Ces lymphocytes sont mis en culture en présence de cytokines IL-2 afin d’être activés.

Ensuite, un vecteur viral (lentivirus, rétrovirus) est utilisé pour la transduction de l’ARN du futur récepteur dans l’ADN du lymphocyte T. Après cette étape de transduction de l’ARN, les cellules CAR-T en devenir sont mises en culture pour expansion. La dernière étape est la perfusion des cellules CAR-T au patient.

Afin de permettre une meilleure greffe de ces cellules CAR-T, une chimiothérapie lymphodéplétante par cyclophospha- mide ± fludarabine est administrée. En effet, cette dernière permet d’éliminer les cellules immunosuppressives (lympho- cytes  T régulateurs (Treg), cellules myéloïdes suppressives (MDSC)) pouvant empêcher l’expansion in vivo des cellules CAR-T transfusées. L’administration de cytokines supplé- mentaires (IL-2, IL-7, IL-15) pour optimaliser le maintien des cellules CAR-T est actuellement débattue.⁵

CELLULES CAR-T DANS LES HÉMOPATHIES MALIGNES

Les cellules CAR-T ont démontré des effets antitumoraux prometteurs dans les hémopathies malignes avancées, telles la leucémie lymphoïde aiguë de type B (LLA-B) en rechute ou réfractaire, la leucémie lymphoïde chronique (LLC) ou encore les lymphomes B non hodgkiniens. La cellule CAR-T ciblant le récepteur CD19 à la surface du lymphocyte B a été la molécule la plus testée dans les études cliniques. Ces cellules CAR-T ont démontré des taux impressionnants de réponse complète de 40 à 60 % dans les lymphomes diffus à grandes cellules B (DLBCL) réfractaires ou en rechute. Trois produits sont approuvés et commercialisés : l’axicabtagene ciloleucel,⁹ le tisagenlecleucel¹¹ et le lisocabtagene maraleucel.¹²

Des études portant sur les CAR ciblant le CD22 dans les hémopathies malignes B, ainsi que les CAR anti-BCMA (B-Cell Maturation Antigen) dans le myélome multiple, sont actuel- lement en cours.

Les cellules CAR-T présentent un profil de toxicité unique dont le syndrome de relargage cytokinique ou CRS (Cytokine Release

FIG 3 Étapes du traitement par cellules CAR-T

La première étape consiste à collecter les leucocytes du patient par leucaphérèse (1). Ensuite, les lymphocytes T sont isolés et génétiquement modifiés par transduction d'un gène précis qui sera exprimé par le CAR (2). Le nombre des cellules CAR-T est augmenté en culture in vitro (3) pour être finalement transféré au patient pour effet antitumoral (4).

1

Lymphocyte T

Leucaphérèse Création de cellules CAR-T

Expansion des cellules CAR-T Perfusion des cellules CAR-T Attaque de cellules CAR-T sur les cellules cancéreuses

Mort des cellules cancéreuses Insertion du gène

pour le CAR

Cellule CAR-T Chimeric antigen receptor (CAR)

Domaine de reconnaissance de l’antigène Domaine de signalisation 2

3 4

hypoxie et/ou toxicité multi-organes. Le tableau neurologique est quant à lui marqué par une perte transitoire de la mémoire de travail, de délire, d’épilepsie et, rarement, par un œdème cérébral aigu. Ces effets sont secondaires à une rapide acti va- tion et expansion des lymphocytes T qui sécrètent des cytokines pro-inflammatoires (IL-1, IL-6, IL-8, TNFα, IFN-γ) qui à leur tour activent d’autres cellules immunitaires qui libèrent encore plus de cytokines, créant ainsi une tempête cytokinique.¹³ Récemment, la découverte d’expression du marqueur cible CD19 à la surface des péricytes cérébraux suggère la possibilité d’un mécanisme supplémentaire de neurotoxicité « on-target off-tumor ».¹⁴

La prise en charge dépendra du degré de sévérité du CRS et/

ou de la neurotoxicité et elle peut nécessiter l’administration d’anti-IL-6 (tocilizumab) et de corticostéroïdes (tableau 1). Sur le plan hématologique, des cytopénies sont fréquemment observées nécessitant un support transfusionnel et une admi- nistration de facteurs de croissance hématopoïétiques.^13,15

CELLULES CAR-T DANS LES TUMEURS SOLIDES

Contrairement aux succès obtenus dans les tumeurs hémato- logiques, l’utilisation de cellules CAR-T dans les tumeurs solides n’a pas encore démontré d’efficacité clinique systéma- tique. Nous décrivons ci-dessous les principaux essais réalisés dans différentes tumeurs.

Glioblastome

Tumeur primaire la plus fréquente du système nerveux central (SNC) et de mauvais pronostic. Les cellules CAR-T ont été extensivement évaluées dans le glioblastome (GBM). Plusieurs cibles potentielles sont étudiées incluant le récepteur alpha 2 de l’IL-13 (IL-13Rα2), une protéine membranaire exprimée dans 75 % des GBM et quasi absente des cellules cérébrales normales et autres tissus. Des cellules CAR-T ciblant IL-13Rα2

3 patients avec GBM récidivant, ayant reçu ce traitement après une chirurgie de cytoréduction (debulking), a démontré une majoration du volume nécrotique à l’IRM, ainsi qu’une diminution de la production de l’antigène tumoral.Toutefois, une progression tumorale a été observée au bout de 8 mois.¹⁶ HER2

L’HER2 (Human Epidermal Growth Factor Receptor 2) est un récepteur tyrosine kinase surexprimé dans plusieurs cancers et représente une cible potentielle des CAR dans le GBM. Une étude de phase I, comportant des perfusions de CAR de 2^e gé- nération ciblant HER2, a montré une faible persistance des CAR au long cours témoignant de l’absence de prolifération des cellules CAR-T. Seuls 2 échantillons sur 17 patients étaient positifs à 12 mois et aucun à 18 mois.¹⁶

EGFRvIII

Le réarrangement EGFRvIII (Epithelial Growth Factor Receptor) est présent dans 25 à 30 % des GBM et constitue une autre cible potentielle des CAR. Cependant, une étude de phase 1 chez 10 patients avec GBM récidivant, traités par une perfusion de CAR dirigés contre EGFRvIII, n’a montré aucune réponse tumorale. Néanmoins, la résection chirurgicale tumorale de 7 sujets parmi les 10 a montré un taux plus élevé de CAR-EGFRvIII au niveau de la tumeur cérébrale que dans le sang périphérique, mais associée à une perte ou une expres- sion diminuée de l’EGFRvIII.¹⁷ Les résultats de ces études de phase précoce sont résumés par Migliorini et coll.¹⁸

Tumeurs digestives

Une étude de phase I ayant utilisé des CAR contre l'antigène carcinoembryonnaire (CEA) de deuxième génération, admi- nistrés directement au niveau de métastases hépatiques via l’artère hépatique, a démontré une stabilisation de la maladie à 23 mois chez 1 patient sur les 6 traités.¹⁹ Une biopsie hépa- tique a alors mis en évidence une importante infiltration par les CAR comparativement aux autres patients. Une autre étude ayant utilisé une chimiothérapie de conditionnement par fludarabine/cyclophosphamide au préalable, ainsi que l’administration de IL-12, n’a pas montré de réponse clinique, mais une meilleure prise de greffe des CAR. Une troisième étude plus récente, utilisant des CAR de deuxième génération, a montré une stabilisation de la maladie durant 30 semaines chez 2 des 10 patients inclus et une relative diminution chez 2 autres, ainsi qu’une diminution du taux de CEA chez la majorité des patients. La persistance des CAR a encore une fois été brève dans la circulation, de quelques jours à quelques semaines.²⁰ Mésothéline

La mésothéline est surexprimée dans les adénocarcinomes pancréatiques, mais aussi par les séreuses saines (péritoine, plèvre, péricarde). Une étude de phase I avec perfusion IV de CAR antimésothéline chez des patients présentant un adéno- carcinome pancréatique réfractaire a permis, au mieux, une stabilisation de la maladie. Il est à noter que dans ce cas, les cellules T ont été modifiées avec de l’ARNm par électroporation, afin d’exprimer transitoirement des CAR spécifiquement dirigés contre la mésothéline.²¹

Grade CRS Neurotoxicité CRS + neurotoxicité 1 Traitement sympto-

matique Traitement sympto-

matique Traitement sympto-

matique

2 Tocilizumab CS Tocilizumab + CS

3 Tocilizumab CS Tocilizumab + CS

4 Tocilizumab + CS à

haute dose, SI CS à haute dose, SI Tocilizumab + CS à haute dose, SI

TABLEAU 1 Prise en charge des toxicités des cellules CAR-T

Cytokine Release Syndrome (CRS^a) : grade 1 : fièvre ± symptômes systémiques ; grade 2 : hypotension répondant au remplissage, fraction inspirée en oxygène (FIO₂) < 40 % ; grade 3 : support aminergique, FIO₂ > 40 % ; grade 4 : ventilation mécanique. Neurotoxicité^a : grade 1 : encéphalopathie légère ; grade 2 : encéphalopathie modérée avec atteinte des activités de la vie quotidienne/

activités instrumentales de la vie quotidienne (AVQ/AIVQ) ; grade 3 : épilepsie, troubles phasiques, troubles de l’état de conscience ; grade 4 : coma ; tocilizumab : antagoniste IL-6.

aselon CTCAE v.5.0, Common Terminology Criteria for Adverse Events.

CS : corticostéroïdes ; SI : soins intensifs.

Tumeurs urogénitales

Une étude de phase I utilisant des CAR dirigés contre cette protéine chez 12 patients avec carcinome rénal métastatique n’a pas montré de bénéfice clinique. Il a été observé une apparition d’anticorps anti-CAR.²²

Prostate Specific Membrane Antigen (PSMA)

Les cellules CAR-T ciblant le PSMA n’ont pas montré de réponse clinique ou radiologique dans une étude de phase 1.

Toutefois, le taux de PSA avait diminué. Une étude est actuellement en cours utilisant des CAR anti-PSMA ayant la particularité d’être insensibles au TGF-β (facteur immuno- suppresseur sécrété par les cellules tumorales).²³

Alpha-Folate Receptor

Une étude de phase I dans les carcinomes ovariens avancés n’a pas montré d’efficacité des cellules CAR-T de première génération dirigées contre l’antigène Alpha-Folate Receptor chez 14 patientes traitées. En effet, un faible niveau de persis- tance des CAR après seulement 2 jours et la découverte chez 3  patientes d’un facteur inhibiteur des CAR expliquent ces résultats.²⁴

Tumeurs mammaires

c-Met est exprimée dans 50 % des cancers du sein, mais également au niveau du tissu sain. Afin de limiter l’effet toxique, une étude clinique de phase  0 a utilisé l’adminis- tration intratumorale de CAR modifiés avec ARNm, mais elle n’a pas permis d’obtenir de réponse clinique. Des biopsies prélevées au sein de ces tumeurs ont montré de la nécrose, une importante infiltration par des macrophages et la perte de c-Met, signes d’une réponse inflammatoire aux CAR.²⁵

Tumeurs pulmonaires

Dans une étude de phase I, des CAR dirigés contre la méso- théline ont été administrés au niveau de la plèvre chez 18 pa- tients avec mésothéliome. Parmi 14 patients qui ont reçu dans un second temps un traitement anti-PD-1, une réponse méta- bolique complète a été observée chez 2 patients et partielle chez 5 autres.²⁶

De nombreuses études sont en cours évaluant plusieurs cibles dans différentes tumeurs avec notamment des cellules CAR-T de nouvelles générations. Certaines de ces études sont mentionnées dans le tableau 2.

PISTES EXPLORÉES POUR AMÉLIORER L’EFFICACITÉ DES CAR DANS LES TUMEURS SOLIDES

L’absence d’efficacité systématique des cellules CAR-T dans les tumeurs solides peut s’expliquer par différents obstacles, non rencontrés dans les hémopathies malignes. En effet, l’absence d’antigène tumoral spécifique, une migration ineffi- ciente des CAR vers le site tumoral, un microenvironnement tumoral immunosuppressif (figure  4) et l’hétérogénéité

tumorale sont autant d’éléments influençant la fonction des cellules CAR-T. Différents axes sont étudiés pour potentiali- ser leurs effets.

AUGMENTATION DES ANTIGÈNES RECONNUS

Pour contrecarrer le manque d’antigènes appropriés, l’incor- poration de nanocorps dans le CAR, constitués d’un seul fragment variable de chaîne lourde d’anticorps, peut être une alternative à la classique fraction se liant à l’antigène. Les nanocorps peuvent être facilement combinés, ce qui permet d’accéder à des épitopes différents. Cibler 2 ou plusieurs anti- gènes à la fois pourrait être aussi une option pour réduire la croissance de variants échappant aux CAR (fuite antigé- nique).^18,27,28 Une étude clinique récente utilisant des CAR exprimant 2 nanocorps ciblant 2 épitopes différents du B-Cell Maturation Antigen (BCMA) a montré un taux de réponse

Cancer Cible Phase Études cliniques

Glioblastome B7H3

IL13Rα2 1

1 NCT04385173

NCT02208362

Estomac EpCAM 1 NCT03563326

Œsophage MUC-1 1 et 2 NCT03706326

Foie GPC3 1 NCT02905188

Prostate P-PSMA-01 1 NCT04249947

Ovaire Folate Receptor Mésothéline 1

1 et 2 NCT03585764

NCT03916679

Sein HER2 1 NCT03696030

Poumon ROR1

EGFR 1

1I NCT02706392

NCT04153799

TABLEAU 2 Études cliniques en cours avec les cellules CAR-T dans les

tumeurs solides

ROS

NK

MDSC Lymphocyte T Matrice extracellulaire Vaisseau sanguin Cellule CAR-T

CAF TAM Cellule tumorale TGFβ

Cellule dendritique Treg

FIG 4 Cellules CAR-T et microenvironnement tumoral dans les tumeurs solides

Dans les tumeurs solides, les cellules CAR-T sont exposées à plusieurs obstacles limitant leur efficacité avec notamment un environnement immunosuppressif avec la présence de Treg, TAM et MDSC. La matrice extracellulaire et les CAF favorisent des conditions protumorales ainsi que l'évasion immunitaire.

L'élévation des concentrations de ROS et TGF-β participent aussi à un microenvironnement immunosuppressif.

CAF : Cancer-Associated Fibroblast ; MDSC : Myeloid-Derived Suppressor cell;  NK : Natural Killer Cell ;  ROS : Oxidative Stress/Reactive Oxygen Species ; TAM : Tumour Associated Macrophage;  TGF-β : Transforming Growth Factor-β;  Treg : regulatory T cells.

impressionnant de 88,2 % chez les patients présentant un myélome multiple en rechute ou réfractaire.²⁹

AUGMENTATION DE LA CIRCULATION VERS LA TUMEUR

Souvent, les lymphocytes T n’expriment pas les récepteurs de chémokines produites par la tumeur, limitant le trafic des CAR au site tumoral. De plus, la dysfonction endothéliale, la suppression d’importantes molécules d’adhésion et la matrice extracellulaire constituent d’autres obstacles à la circulation des CAR.³⁰ L’injection directe des CAR au site tumoral est une manière d’augmenter leur concentration intratumorale, par exemple, dans l’artère hépatique pour des métastases dans le foie,¹⁹ en intraventriculaire dans les glioblastomes ou en intrapleural pour les tumeurs de la plèvre.²⁶ D’autres pistes d’amélioration incluent l’augmentation de la communication entre chémokines et la normalisation de la vascularisation tumorale par de petites doses d’inhibiteurs de l’angiogenèse³¹ ainsi que la génération de CAR exprimant l’héparanase permettant de dégrader la matrice extracellulaire.³²

AMÉLIORATION DE LA PROLIFÉRATION ET DE LA FONCTION DES CAR AU SEIN DU MICROENVIRONNEMENT TUMORAL

Dès que les CAR atteignent le site tumoral et reconnaissent leur antigène correspondant, ils doivent proliférer de manière importante. En effet, l’étendue de cette prolifération in vivo est étroitement liée à l’efficacité des CAR.^33,34 Dans les hémopathies malignes, la lymphodéplétion augmente de différentes manières la prolifération in vivo des CAR (dimi- nution du pool de lymphocytes pour laisser place aux CAR, augmentation de cytokines homéostatiques (IL-15), diminu- tion de cellules immunosuppressives (Treg, TAM, MDSC) et amélioration du microenvironnement tumoral).^35,36 Le rôle de cette lymphodéplétion et le régime de chimiothérapie sont moins bien établis dans les tumeurs solides. En effet, certaines chimiothérapies peuvent être extrêmement toxiques et des études sont nécessaires pour déterminer la place de la lymphodé plétion ainsi que le meilleur schéma de traitement. Une alternative à la lymphodéplétion est la génération de cellules CAR-T éliminant leur synthèse de cytokine IL-2, empêchant ainsi la stimulation des Treg immunosuppressifs.^27,37

Il est bien établi qu’une importante stimulation des lympho- cytes T entraîne leur épuisement, ce qui conduit à une dimi- nution de la réponse immunitaire. Plusieurs efforts sont entrepris pour moduler la signalisation des CAR en agissant sur ses différents composants, incluant notamment le linker, le domaine transmembranaire, la costimulation, afin de réduire l’épuisement des cellules CAR-T.³⁸

En outre, selon les traitements préalablement reçus et le microenvironnement tumoral, les cellules T des patients présentent souvent des déficits intrinsèques impactant l’effica- cité des CAR. L’administration de CAR en traitement de première ligne, afin d’obtenir des lymphocytes T plus fonc- tionnels, est actuellement à l’étude, notamment dans les

LLA (NCT03792633) et les GBM (NCT03726515). Par ailleurs, certains sous-types de lymphocytes T (Memory-Like T-Cells) ont une meilleure activité antitumorale. De plus, la sélection de lymphocytes T moins différenciés, notamment par l’utili- sation de PI3K inhibiteurs, permettrait d’obtenir des CAR avec une meilleure expansion et persistance in vivo.³⁹

Dans le microenvironnement tumoral, il y a une surexpression des molécules de points de contrôle immunitaire (par exemple, PD-L1, PD-1) qui peuvent sévèrement limiter la prolifération et la fonction des CAR.

Une autre stratégie d’amélioration consiste en l’administra- tion concomitante d’IPCI et CAR. En effet, notamment dans le GBM, l’association CAR-T-EGFRvIII et pembrolizumab (NCT03726515) et la combinaison CAR-T-IL13Rα2 et ipilimu- mab/nivolumab (NCT04003649) sont actuellement à l’étude.

La modification de gènes endogènes (récepteur T, CMH) ou la perturbation de récepteurs inhibiteurs (PD-1, CTLA-4) par la technique de CRISPR-Cas9 permettent également de générer des CAR plus puissants et uniformes.

La génération de CAR surexprimant des cytokines pro- inflammatoires comme IL-12 et IL-18 a démontré une meilleure activation des cellules immunitaires et une amélioration de la réponse antitumorale.⁴⁰

Les thérapies à base de virus oncolytiques permettent d’aug- menter l’infiltration par des cellules immunitaires et la sécré- tion de cytokines pro-inflammatoires. En outre, elles peuvent entraîner une lyse tumorale générant ainsi plus d’antigènes tumoraux. La synergie entre les virus oncolytiques et les CAR est une stratégie qui pourrait booster l’amplification et l’efficacité de ces derniers.^41,42

HÉTÉROGÉNÉITÉ TUMORALE ET FUITE ANTIGÉNIQUE

À l’instar des tumeurs hématologiques, une perte ou une fuite antigénique sont des événements possibles et sont d’autant plus marqués dans les tumeurs solides, en raison d’une hétérogénéité tumorale accrue. Ceci a été démontré dans les glioblastomes où, après un traitement efficace par CAR dirigés contre EGFRvIII et IL13Rα2, les patients ont dévelop- pé une progression tumorale avec une perte des antigènes initialement ciblés.^43,44 Une méthode pour aborder l’hétérogé- néité tumorale consiste à développer des CAR bispécifiques ou multivalents, permettant ainsi d’éviter, voire de retarder, la fuite antigénique.⁴⁵ Une autre méthode, consistant à aug- menter l’expression de l’antigène sur les cellules cibles, est à l’étude, notamment dans le myélome multiple.⁴⁶

Une autre approche implique de diriger les CAR contre les cellules souches responsables de l’hétérogénéité tumorale.

Une étude de phase I utilisant des CAR ciblant CD133, sur- exprimé dans les tumeurs solides, a montré des réponses partielles dans les tumeurs digestives avancées. Toutefois, des progressions tumorales ont été observées avec des cellules n’exprimant plus le CD133.⁴⁷ Ceci démontre que l’hétéro- généité tumorale est le grand défi à surmonter pour le succès des cellules CAR-T dans les tumeurs solides.

CONCLUSION ET PERSPECTIVES

Les cellules CAR-T sont en train de révolutionner le traite- ment des hémopathies malignes. Par contre, l’accès au site tumoral, la prolifération et la persistance à long terme, ainsi que l’hétérogénéité antigénique, sont autant de barrières qui freinent le succès des cellules CAR-T dans les tumeurs solides.

Les avancées rapides dans la technologie des CAR (design, méthode de transduction non virale, meilleur choix du sous- type de lymphocytes) et les nombreuses études cliniques en cours des cellules CAR-T seules ou en association avec d’autres thérapies (chimiothérapie, radiothérapie, IPCI) permettront de mieux comprendre cette immunothérapie et d’améliorer son efficacité clinique dans les tumeurs solides.

Par ailleurs, le développement d’une part de SUPRA (Split, Universal and Programmable) CAR permettant de reconnaître plusieurs sites antigéniques et d’ajuster la réponse lymphocy- taire, et l’émergence, d’autre part, de NK CAR, de macro- phage CAR⁴⁸ ou plus récemment l’association de cellules CAR- T avec des vaccins ARN,⁴⁹ laisse entrevoir un avenir promet- teur pour les CAR dans les tumeurs solides.

Conflit d’intérêts : Les auteurs n’ont déclaré aucun conflit d’intérêts en relation avec cet article.

Thérapie validée dans les hémopathies malignes B réfractaires, les cellules CAR-T (CAR-T cells, Chimeric Antigen Receptor T- cells) font désormais partie du paysage thérapeutique oncolo- gique

Les cellules CAR-T sont un nouvel espoir pour les tumeurs solides dont les importants challenges thérapeutiques peuvent être contournés par la biologie de synthèse et l’ingénierie cellulaire

Les travaux en cours pour le développement de cellules CAR-T universelles permettant de traiter plusieurs receveurs avec des thérapies cellulaires obtenues par ingénierie à partir de cellules T d’un seul donneur sain permettront d'élargir le champ d'applica- tion des cellules CAR-T

Challenges : génération de CAR (Chimeric Antigen Receptor) allogéniques et automatisation des processus de production qui sont actuellement longs (plusieurs semaines),coûteux et indivi- dualisés

IMPLICATIONS PRATIQUES

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*  à lire

**  à lire absolument