INTRODUCTION

Trois faits essentiels expliquent aujourd’hui l’intérêt des approches par immunothérapie dans le mélanome :

— D’une part, de tous les cancers, le mélanome est celui dont l’incidence a augmenté le plus durant les vingt dernières années, et ceci en partie du fait d’une société où le soleil est associé au terme de « qualité de vie », « beauté » [1].

— Depuis quarante ans par ailleurs, tous les essais cliniques, avec de nouvelles molécules de chimiothérapie se sont soldés par des échecs dans le mélanome. La dacarbazine avec un taux de rémission complète de 5 % reste la molécule de référence. Toutefois, des résultats récents ouvrent la voie de l’espoir avec l’ipilimumab et l’anti BRAF. Une augmentation de la survie globale a en effet pour la première fois été obtenue avec l’ipilimumab (anti CTLA-4) dans une phase III [2] et un taux de réponse supérieur à 50 % a été obtenu avec l’anti BRAF dans une phase II [3].

— Le mélanome est la tumeur, où le rôle du système immunitaire, notamment du système immunitaire cutané a été le mieux identifié. Ainsi, on sait que le mélanome peut être associé à des régressions spontanées de la tumeur primitive ou des métastases cutanées. Parallèlement, une poussée évolutive de la maladie, ou au contraire une régression sous traitement des métastases peut s’accompagner de l’apparition de lésions de vitiligo qui correspondent à une dépigmentation liée à la destruction des mélanocytes normaux de la peau.

C’est donc dans ce contexte, d’une tumeur particulièrement agressive, en situation de total échec thérapeutique que se sont développées, durant ces dix dernières années, de nouvelles approches thérapeutiques, basées sur la stimulation du système immunitaire du patient : « l’immunothérapie ». Celle-ci ont beaucoup bénéficié de l’identification des antigènes de mélanome [4] qui sont de trois types : les antigènes embryonnaires tels que MAGE et NY-ESO qui sont exprimés sur des lignée germinale mâle, les antigènes de différenciation mélanocytaire tels que tyrosinase, gp100, MART-1, TRP-1 et TRP-2 exprimés aussi par les mélanocytes normaux et enfin le troisième groupe formé de protéines du soi comme PRAME, p. 53 et TERT qui sont surexprimés dans le tissu tumoral de mélanome comparé au tissu sein.

L’immunothérapie comprend dans le mélanome, différentes approches, ce qui en fait tout l’intérêt, à savoir :

— L’immunothérapie adoptive ou thérapie cellulaire , au cours de laquelle le système immunitaire du malade est stimulé par injection au patient de lymphocytes T autologues activés, obtenus à partir des propres lymphocytes du patient extraits d’une métastase, expandus in vitro dans un laboratoire GMP (Good Manufac- ture Practice) jusqu’ à obtention de plusieurs milliards de lymphocytes T et perfusés secondairement par voie intra veineuse au malade.

— L’ immunothérapie active où l’on stimule directement le système immunitaire du patient par l’injection d’un vaccin composé d’antigènes de mélanome (peptides, protéines) injecté en sous cutané ou intra dermique.

De la même manière, on peut distinguer l’immunothérapie non spécifique qui induit une réponse immunitaire large poly clonale, non spécifique, incluant l’immunité cellulaire T et l’immunité innée et l’immunité spécifique, qui cible un antigène du mélanome (ou un nombre limité) et induit donc une réponse de type T spécifique.

À l’immunothérapie non spécifique du mélanome appartiennent les approches thérapeutiques suivantes :

— Les cytokines telles que l’interféron alfa et l’interleukine et les anticorps monoclo- naux comme l’anti CTLA-4 — Les TILs (Tumor Infiltrating Lymphocytes : lymphocytes infiltrant la tumeur) — Les lysats tumoraux de la vaccination.

À l’immunité spécifique du mélanome appartiennent :

— Les clones lymphocytaires T.

— Les vaccins à base de peptide antigénique, de protéine recombinante spécifique d’antigène de mélanome.

— Les cellules dendritiques chargées in vitro avec un ou quelques antigènes seulement de mélanome.

— Les anticorps monoclonaux anti CTLA-4 dirigés contre une protéine d’inhibition de l’activation lymphocytaire T.

Toutes ces approches thérapeutiques, font aujourd’hui l’objet d’une recherche translationnelle très active visant à comprendre les mécanismes de la réponse immunologique, afin d’optimiser les approches thérapeutiques. Celle-ci est associée à des protocoles de recherche thérapeutique essentiellement de phase I-II.

OÙ EN SOMMES-NOUS DES DIFFERENTES APPROCHES PAR IMMUNOTHERAPIE DANS LE MELANOME ?

Les Cytokines

Le premier modèle thérapeutique d’immunité non spécifique utilisé dans le mélanome, est représenté par deux cytokines, l’interféron alfa et l’interleukine 2 qui favorisent la présentation antigénique, la stimulation des lymphocytes T activés et la production de cytokines tel que l’interféron gamma, l’activation de cellules N Killers [5]. Avec l’interféron alfa de nombreuses études multicentriques de phase III ont été réalisées (plus d’une vingtaine) en situation adjuvante pour prévenir les rechutes. A l’exception d’une étude réalisée aux Etats Unis qui a montré qu’il y avait une augmentation de la survie globale des patients en utilisant l’interféron à forte dose, toutes les autres études n’ont pu montrer qu’une diminution du taux de rechute sans augmentation de la survie globale. Néanmoins, il existe des répondeurs à l’interféron alpha, évalués aux alentours de 10 %. La recherche aujourd’hui essaye donc de trouver des marqueurs sanguins ou tissulaires qui permettent d’identifier ces répondeurs à l’interféron. Par ailleurs bien que plus de dix ans se soit écoulés, les questions demeurent de la bonne dose (faible ou forte), de la durée du traitement par interféron.

En ce qui concerne l’interleukine 2, cette cytokine a une AMM dans le mélanome aux États Unis mais pas en France. Il a été noté un taux de réponse de l’ordre de 15 à 20 % chez des patients au stade métastatique. Néanmoins, ces réponses qui demeurent rares sont associées à des effets secondaires significativement élevés, ce qui n’a pas amené au développement de cette molécule compte tenu d’un taux de réponse limité (6). Mais il faut néanmoins savoir, que si les réponses à l’interleukine 2 sont rares, elles peuvent être de très longues durées amenant quelques fois à parler de véritables guérisons. Là encore, identifier des marqueurs de cette réponse prolongée est un objectif de la recherche actuelle.

Le CTLA-4 joue un rôle important dans la régulation du système immunitaire comme régulateur négatif de l’activation des cellules T. L’expression de CTLA-4 à la surface des cellules T est en compétition avec l’antigène CD28 pour la liaison à la molécule B7 présente sur la cellule présentatrice d’antigène, résultant en un signal inhibiteur. Le blocage de CTLA-4 par un anticorps doit donc renforcer l’activation des cellules T, ce qui doit aboutir à une réponse anti-tumorale plus robuste. Une étude récente comparant Anti-CTLA4 avec le vaccin gp100 et l’association des deux démontre un gain sur la survie globale de 3 mois chez des patients métastatiques avec l’anti CTLA4 seul [2]. Pour toutes ces approches par immunothérapie non spécifique, l’induction d’une auto immunité augmente la réponse thérapeutique [7, 8].

La thérapie cellulaire ou immunothérapie adoptive

Des modèles animaux de tumeurs expérimentales ont montré que le transfert de lymphocytes T spécifiques d’antigènes de tumeurs (qualifié de transfert adoptif) peut induire une immunité passive, capable d’empêcher la pousse de cellules cancé- reuses greffées ou même d’éradiquer des métastases établies de ces cancers.

Avant même l’identification d’Ag de tumeurs humaines, le groupe de Steve Rosenberg aux Etats-Unis a testé cette approche chez l’homme, pour le traitement des mélanomes malins, en multipliant in vitro puis en réinjectant les TIL (lymphocytes T qui infiltrent la tumeur) de ces tumeurs, souvent enrichis en lymphocytes T spécifiques d’Ag tumoraux. Pendant de nombreuses années, il est cependant resté impossible de savoir combien de TIL spécifiques de tumeurs étaient injectés aux patients dans ces essais et bien sûr d’apprécier leur capacité de migration dans la tumeur.

Seule une évaluation clinique était réalisée. Les difficultés à multiplier les TIL, rencontrées par beaucoup de centres, et surtout l’absence de résultats cliniques probants dans beaucoup de ces essais ont remis en cause le principe même de la thérapie adoptive pour le traitement des tumeurs solides. Mais maintenant, Il existe différentes méthodes pour quantifier les lymphocytes T spécifiques d’Antigènes.

Elles ont ainsi permis de démontrer que les lymphocytes T spécifiques d’Antigènes de mélanome sélectionnés et multipliés in vitro , puis réinjectés, peuvent survivre plusieurs semaines chez le patient, migrer dans la tumeur et induire des régressions tumorales.

Les premières études cliniques réalisées aux USA avec les TILs au stade métastatique du mélanome ont obtenu un taux de réponse de l’ordre de 35 % mais avec souvent des rechutes rapides [9], Toutefois, la notion d’efficacité sur une masse tumorale « résiduelle » évoquée avec les traitements par cytokines notamment interféron alpha, a amené à se poser la question de son application aux TILs. Notre groupe a publié deux articles [10, 11] sur l’utilisation des Tils en situation adjuvante pour prévenir l’évolution métastatique, démontrant ainsi une interaction significative entre l’effet du traitement et le nombre de ganglions envahis. Avec un suivi de sept ans, l’étude randomisée [11] ouverte démontre que dans le groupe de malades à un seul ganglion envahi la durée de la survie sans rechute et surtout la survie globale sont significativement plus longues (p ajusté 0,0285) dans le bras TIL +IL-2 que dans le bras IL-2. Par ailleurs nous avons montré que l’injection de TIL réactifs à la tumeur autologue est statistiquement corrélée avec une prolongation importante de la survie sans rechute et de la survie globale chez les patients porteurs d’un seul ganglion envahi.

Plusieurs modèles animaux ayant montré que la thérapie adoptive des tumeurs est plus efficace après un traitement immunosuppresseur, le groupe de Rosenberg a étudié l’effet d’une lympho déplétion sévère, obtenue par injection de cyclophophamide puis de fludarabine sur le devenir et l’efficacité clinique de TIL spécifiques injectés en intraveineuse à des malades, avec de fortes doses d’IL-2 (12). Les résultats montrent que les TIL injectés peuvent survivre plus de quatre mois, se multiplier et migrer dans la tumeur. Sur le plan clinique, des régressions objectives, partielles, complètes ou mixtes ont été obtenues parfois associées à des réponses autoimmunes vis-à-vis des cellules pigmentaires, de type vitiligo ou uvéite. Une autre approche consiste à amplifier l’expression du récepteur au lymphocyte T (TCR = T Cell Receptor) spécifiques d’antigènes de mélanome par transfection. Mais le taux de réponse clinique obtenu (13 %), n’a pas répondu aux attentes.

La thérapie cellulaire peut aussi être « spécifique » via la production de clones lymphocytaires T dirigés notamment vis-à-vis des antigènes de différenciation du mélanome tels que MELAN-A, gp100, tyrosinase. Il a été ainsi montré que les clones T produits in vitro et injectés au malade atteignaient bien le site tumoral comme les Tils, de plus ils pouvaient proliférer au niveau du site tumoral et induire l’activation d’autres types de clone. Notre groupe a ainsi obtenu un taux de réponse de l’ordre de 45 % avec des clones T anti Melan-A [13].

Les vaccins

Les premiers vaccins autologues étaient constitués d’une préparation de cellules tumorales mélaniques irradiées qui étaient réinjectées aux patients, dans l’optique de d’obtenir une stimulation poly antigénique. Une alternative a été la préparation du vaccin à partir de lignées mélaniques irradiées. Les vaccins par gangliosides ont été aussi proposés. Mais les études de phase I, II réalisées jusqu’ à ce jour sur un nombre limité de patients ont démontré un taux de réponse clinique faible (0 à7 %) et deux études de phase III ont même été stoppées, le vaccin démontrant une perte de chance pour le patient [14].

Ceci aujourd’hui amène à se tourner vers la vaccination spécifique d’antigènes qui consiste à développer des approches de vaccins par peptide, protéine, ARN ou DNA NAKED (ADN nu) spécifiques d’un seul ou d’un nombre limité d’antigènes de mélanome. Les succès ont été beaucoup plus importants sur le plan de la réponse immunologique mais par contre, les résultats cliniques demeurent encore limités.

Ce même phénomène a été constaté avec des cellules dendritiques chargées soit avec des peptides soit avec des lysats tumoraux [15]. Bien que l’on obtienne des réponses immunologiques lymphocytaires T, les réponses cliniques demeurent rares même si elles sont un peu plus importantes qu’avec les peptides seuls. Cependant il est important de noter, que ces essais cliniques stade métastatique ont démontré que les vaccins avec un ou plusieurs peptides étaient susceptibles d’induire une réponse thérapeutique chez certains patients de durée prolongée jamais obtenue avec la chimiothérapie.

Il a été démontré qu’il y avait une corrélation entre une évolution clinique favorable sous vaccin et la présence de lymphocytes T spécifiques de l’antigène, ceci en utilisant des méthodes d’hypersensibilité cutanée.

Pour augmenter le succès de ces approches par vaccination l’utilisation des adjuvants, est une voie de recherche très active aujourd’hui.

Les oligo deoxynucléotides, les TLRs (Toll Like Receptors) qui sont des stimulants de la réponse immunitaire T, sont proposés aussi en association avec ces peptides La vaccination par de longs peptides ou des protéines recombinantes a l’avantage d’assurer une présentation à la fois aux lymphocytes T cytotoxiques et aux lymphocytes T Helper dans un contexte d’antigènes de classe I, II. C’est une approche en plein développement. De manière très intéressante, comme dans le domaine des cytokines, on essaie de déterminer des facteurs pronostiques de la réponse thérapeutique. Ainsi, il a été identifié avec la vaccination Mage-3 de manière récente un profil de gènes de tumeur différent entre malades répondeurs et non répondeurs.

Un avantage des approches par vaccination, est l’absence ou le nombre limité des effets secondaires avec un respect de la qualité de vie.

POURQUOI LES SUCCÈS AVEC L’IMMUNOTHÉRAPIE DEMEURENTILS LIMITES ?

Il est crucial de préciser les mécanismes par lesquels la cellule tumorale mélanique est capable de masquer sa présence au système immunitaire environnant. C’est l’immunotolérance problème majeur des approches par immunothérapie du mélanome.

Aujourd’hui une trentaine d’antigènes de mélanome sont connus. On sait que tous ces antigènes de mélanome ne sont pas équivalents. Certains semblent avoir une forte activité antigénique vis-à-vis de la cellule tumorale comme Melan-A, NY-SO-1 ou MELOE récemment identifié mais d’autres comme gp100 semblent avoir une activité immunitaire beaucoup plus faible. Ceci peut jouer dans la réponse immunitaire locale. Le rôle des lymphocytes T régulateurs qui diminue la réponse immunitaire locale et qui ont été identifiés dans les métastases de mélanome est encore discuté.

Mais le phénomène d’immunotolérance du micro environnement tumoral apparait essentiellement lié à deux propriétés de cette tumeur :

— Le mélanome est une tumeur résistante à l’apoptose cellulaire — Le mélanome est capable de masquer les antigènes de mélanome vis-à-vis des cellules lymphocytaires T ainsi que les antigènes de classe I et II.

— Le mélanome est une tumeur qui est capable de produire des substances inhibitrices de la réponse immunitaire du microenvironnement telles que l’IL-10, le TGF béta, l’IDO, FasL, et PDL-1. La production de ces cytokines suppressives induit une inhibition de la réponse immunitaire à la fois de type T, mais aussi N-killers, et de type dendritique.

COMMENT LEVER CETTE IMMUNOTOLÉRANCE DU MICRO ENVIRONNEMENT ?

Les nouvelles voies de recherche dans la thérapie cellulaire s’orientent vers :

— La réalisation d’une chimiothérapie aplasiante avant l’injection des TILs qui éliminerait les T régulateurs — La sélection de TILs spécifiques des antigènes de mélanome les plus immunogènes via les tétramères sécurisés. Il a été en effet montré que ce n’était pas le nombre de cellules injec tées qui compte, mais beaucoup plus le pourcentage de lymphocytes T spécifiques des antigènes de cellules tumorales qui était déterminant dans l’efficacité des TILs. Cette approche est développée dans notre groupe.

— La modification du TCR de certains lymphocytes T vis-à-vis des antigènes de mélanome.

Ceci a notamment été montré concernant Melan-A et serait un moyen de renforcer leur réactivité [16].

Dans la vaccination, les voies de recherches s’orientent vers :

— L’association d’agonistes de l’immunité innée au vaccin — L’utilisation de traitements combinés vaccin et TILs.

DANS CE CONTEXTE, QUELS SONT LES ENJEUX DES PROCHAINES ANNEES ?

Il est aujourd’hui devenu clair que peu importe l’efficacité des vaccins ou produits de thérapie cellulaire que nous développons, dans tous les cas surmonter l’obstacle de l’immunotolérance du microenvironnement tumoral est devenu un objectif essentiel, pour espérer le succès des traitements par immunothérapie dans le mélanome.

Ainsi, il est impératif de poursuivre la recherche translationnelle pour comprendre les mécanismes de cette tolérance immunitaire tumorale locale [17].

Un autre enjeu, identifié est celui des marqueurs de la réponse thérapeutique permettant de sélectionner les patients les plus adaptés aux différentes approches par immunothérapie. Probablement sera identifié dans un proche avenir des profils génotypiques et phénotypiques différents de mélanome amenant à des approches thérapeutiques différentes. Le traitement du malade atteint de mélanome deviendra personnalisé.

CONCLUSION

L’immunothérapie représente un réel espoir thérapeutique pour le mélanome avec l’avantage de combiner aujourd’hui plusieurs approches ce qui augmente les chances de succès. Son excellente tolérance en fait un point fort.

Enfin le nombre de mécanismes bloquant l’immunité locale est de mieux en mieux cerné et ne paraît pas infini. Ceci suggère, que bien entendu l’inhibition de ces mécanismes aura un impact significatif sur les approches par immunothérapie avec enfin des réponses cliniques possibles.

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Bull. Acad. Natle Méd., 2010, 194, no 7, 1373-1381, séance du 20-23 octobre 2010