Récepteur antigénique chimérique

Le récepteur des lymphocytes T (TCR) reconnaît l'antigène ciblé sous la forme d'un court peptide présenté par les molécules du Complexe Majeur d'Histocompatibilité alors que le récepteur des lymphocytes B, comme les anticorps, reconnaît l'antigène natif. Il est possible de produire un récepteur hybride comprenant la partie extracellulaire du récepteur des lymphocytes B fusionnée génétiquement à la partie intracellulaire du récepteur de lymphocytes T. Plus précisément, on fusionne le module de reconnaissance du lymphocyte B (en général sous la forme d'un sc-FV, single chain variable fragment) avec le domaine activateur du lymphocyte T, c'est-à-dire la chaine CD3ζ. Le récepteur ainsi obtenu (CAR de première génération), une fois exprimé dans un lymphocyte T, redirige ce dernier contre des cellules exprimant l'antigène ciblé par le module de reconnaissance[4]^,[5]^,[6]. Cependant, la seule reconnaissance de l'antigène par le lymphocyte T ne suffit pas à produire une activation complète, et peut même rendre le lymphocyte T anergique[7]. De fait, les premiers essais cliniques avec des CAR de première génération furent plutôt décevants.

C'est probablement à D. Campana et ses collègues que revient l'idée d'ajouter au CAR de première génération un module de costimulation, par exemple une séquence dérivée des molécules CD28 ou 4-1BB[8]. Lorsque les lymphocytes exprimant un CAR de deuxième génération rencontrent l'antigène ciblé par le CAR à la surface d'une cellule tumorale, ils reçoivent simultanément le signal antigénique (signal 1 transmis par la séquence dérivée du CD3ζ) et le signal de costimulation (signal 2). Les premiers succès thérapeutiques furent observés dès 2011 avec les CAR de deuxième génération développés par les équipes de C. June[9], M. Sadelain[10] et S. Rosenberg[11].

C'est S. Rosenberg et son équipe qui, dès 1988, traita des patients atteints de mélanome avec des lymphocytes T activés[12]. Dans la version la plus simple de cette thérapie cellulaire adoptive, les lymphocytes qui infiltrent la tumeur du patient (et qui donc sont enrichis en lymphocytes dirigés contre les antigènes exprimés par les cellules tumorales) sont prélevés puis amplifiés in vitro avant d'être réinjectés au patient. Ce type d'approche a certes donné des résultats cliniques prometteurs et permis de démontrer la faisabilité d'utiliser des lymphocytes pour combattre les cancers. Cependant, seule une fraction des lymphocytes issus de la tumeurs sont réellement dirigés contre les cellules tumorales. De plus, l'étape d'amplification in vitro est particulièrement longue et difficile car il faut injecter des dizaines de milliards, voire des centaines de milliards de lymphocytes pour obtenir une certaine efficacité clinique[13]. Enfin, les lymphocytes injectés ne persistent que très transitoirement chez le patient et de multiples injections sont nécessaires.

C'est pour palier ces difficultés que les CAR ont été développés. En effet, l'expression par les lymphocytes modifiés génétiquement du CAR (de première ou de deuxième génération) assure la spécificité vis-à-vis de l'antigène tumoral. Surtout, l'addition du module de costimulation sur les CAR de deuxième génération permet une prolifération des lymphocytes in vivo, c'est-à-dire après leur injection au patient. Certaines études ont reporté des amplifications in vivo d'un facteur > 1000[14]^,[15]. Il suffit alors d'injecter au patient quelques dizaines ou centaines de millions de lymphocytes exprimant le CAR, ce qui est parfaitement faisable. Enfin, comme ils prolifèrent in vivo, les lymphocytes modifiés persistent pendant des semaines, voire des mois.

Si l'on veut que davantage de patients susceptibles de bénéficier de cette approche puissent y avoir accès, il convient d'en simplifier la production et d'en réduire le coût. Deux sociétés françaises, Servier et Cellectis, se sont associées pour développer des traitements utilisant comme cellules de départ non plus les lymphocytes du patient lui-même (thérapie autologue) mais des lymphocytes de donneurs sains (thérapie allogénique). Cependant, les lymphocytes de donneurs sains contiennent une sous-population susceptible de reconnaitre les molécules du Complexe Majeur d'Histocompatibilité du patient et donc de provoquer une réaction du greffon contre l'hôte (en quelque sorte, un rejet de greffe à l'envers). Pour prévenir cette réaction, en général mortelle, le récepteur endogène des lymphocytes de donneurs sains est génétiquement inactivé en utilisant la technologie des TALEN. Les lymphocytes, délétés de leur récepteur endogène mais exprimant un récepteur CAR sont ensuite injectés au patient. La même préparation peut être utilisée pour tous les patients dont la tumeur exprime l'antigène ciblé par le CAR. Cela constitue un progrès très significatif puisque, dans le cas d'une thérapie autologue, un lot spécifique de lymphocytes doit être préparé pour chaque patient. Cette approche permet aussi des traiter des patients aplasiques, c'est-à-dire dont le nombre de lymphocytes est trop faible en raison des multiples traitements préalables[19].

D'autres stratégies, comme l'utilisation de cellules NK (dépourvues d'activité alloréactive) ou d'inactivation de l'expression surfacique du TCR endogène par sur-expression d'une chaine CD3 tronquée semblent également prometteuses[20].

Les cellules CAR T sont plus efficaces sur les tumeurs liquides et ne se sont pas montrées autant prometteuses dans le traitement des tumeurs solides. Le cancer de l'ovaire est l'un des cancer les plus meurtrier chez la femme en raison du diagnostic tardif chez la plupart des cas (environ 70 %) à un stade avancé. Parmi les personnes diagnostiquées, environ 30 % d'entre elles survivent plus de cinq ans. Le cancer de l'ovaire est difficile à traiter parce qu'il s'agit d'une tumeur solide avec un micro-environnement qui supprime les cellules T transférées adoptivement. Le micro-environnement hostile de la tumeur solide est également composé de cellules suppressives myéloïdes (MDSC) et de macrophages associés à la tumeur (TAM)[21]. Les TAM et les MDSC favorisent certains aspects de la croissance et du développement des tumeurs[22]. Le micro-environnement tumoral est également composé de leucocytes vasculaires (VLC) qui favorisent la progression de la tumeur solide[23]. Tous ces composants du micro-environnement de la tumeur agissent pour supprimer les cellules T.

La cellule CAR T « blindée » est conçue pour sécréter de puissantes cytokines telles que l'interleukine 12 (IL-12) ainsi que pour exprimer des ligands captifs ou solubles sur sa membrane afin d'améliorer l'efficacité de la cellule CAR T. La sécrétion de l'IL-12 est prometteuse car il s'agit d'une cytokine pro-inflammatoire connue pour sa capacité à améliorer les capacités cytotoxiques des cellules CD8+, à engager et recruter des macrophages pour prévenir la fuite des cellules tumorales antigène[24]. Les lymphocytes T CD19 CAR sécrétant l'IL-12 pourraient éradiquer les lymphomes établis chez la souris sans qu'il soit nécessaire de procéder à un pré-conditionnement par induction de l'immunité de l'hôte[25]. Un récent essai clinique de phase II a été mené chez des patientes atteintes d'un cancer de l'ovaire où on leur a administré de l'IL-12. Ce traitement a permis de stabiliser la maladie dans 50 % de la cohorte[26].