Adoptive cell therapy for glioblastoma multiforme : tumor target cells analysis and recognition by Vγ9Vδ2 T lymphocytes

Le glioblastome multiforme (GBM) est la tumeur cérébrale primaire la plus fréquente et agressive chez l’adulte, avec peu d’efficacité thérapeutique et un pronostic sombre. L’immunothérapie cellulaire permettrait de cibler et d’éliminer les cellules tumorales infiltrantes/résistantes impliquées dans la rechute des patients. Les lymphocytes T Vγ9Vδ2 (Vγ9Vδ2) non-alloréactifs sont capables de tuer les cellules tumorales et présentent des fonctions effectrices les faisant figurer parmi les populations immunitaires candidates pour l’immunothérapie. Mes travaux de thèse ont consisté à caractériser des cultures primaires de GBM (pGBM) d’un point de vue phénotypique, métabolique et transcriptomique puis d’analyser leur reconnaissance et leur élimination par les LT Vγ9Vδ2. L’implantation orthotopique de pGBM humaines chez la souris NSG a conduit à des profils tumoraux dont l’hétérogénéité et l’infiltration sont semblables à ceux observés chez les patients. Par ailleurs, les LT Vγ9Vδ2 sont non seulement capables de survivre et de patrouiller dans le cerveau après transfert adoptif mais aussi d’éliminer les pGBM infiltrantes suite à un traitement intracrânien au zolédronate. Afin de s’affranchir de cette sensibilisation, plusieurs LT Vγ9Vδ2 humains ont été générés (PBMCs de donneurs sains) puis criblés pour leur capacité à réagir naturellement contre les pGBM. Ces travaux mettent en exergue une élimination spontanée préférentielle des pGBM de sous-type mésenchymateux via l’implication du TCR-γδ et de NKG2D. Ce travail de thèse apporte une importante preuve de concept pour les immuno-thérapies des tumeurs cérébrales et identifie des voies moléculaires qui nécessiteront d’être explorées avant de considérer les LT Vγ9Vδ2 en approche clinique.Glioblastoma multiform (GBM) is the most frequent and aggressive primary brain tumor in adults, with a dismal prognosis and few therapeutic advances made over the last decade. Cellular immunotherapies are currently being explored to eliminate highly invasive/resistant GBM cells likely involved in tumor relapse. Nonalloreactive human Vγ9Vδ2 T lymphocytes are able to kill a wide range of human tumor cells and display effector functions setting them up as promising cell candidates for efficient immunotherapies. The work described in this thesis aimed at characterizing primary GBM (pGBM) cultures, through phenotypic, metabolic and transcriptomic analyses and at investigating their recognition and killing by Vγ9Vδ2 T cells both in vitro and in vivo. We showed that immunodeficient NSG mice carrying orthotopic human pGBM xenografts recapitulate tumor development in patients. Furthermore, we demonstrated that Vγ9Vδ2 T cells can survive and patrol within the brain following adoptive transfer and successfully eliminate infiltrative pGBM cells orthotopic zoledronate treatment. In order to bypass this sensitization, several human Vγ9Vδ2 T cells have been isolated and amplified from PBMCs of healthy donors and screened for their ability to naturally and specifically react against pGBM cells. These results evidence that allogeneic Vγ9Vδ2 T lymphocytes efficiently and preferentially eliminate mesenchymal pGBM cells through !"-TCR- and NKG2D-dependent pathways. Taken together, these results provide an important proof-of-concept for optimized targeted immunotherapies of brain tumors and identify pathways that need to be explored before considering human Vγ9Vδ2 T cells in clinical approaches