Le mélanome est le type de cancer de la peau le plus agressif. En Europe, près de 22'000 décès des suites de ce cancer ont été répertoriés en 2012 (statistiques les plus récentes). La Suisse était alors le pays présentant la plus forte incidence (26.1 nouveaux diagnostiques par année pour lOO'OOO habitants). Le mélanome est également l'un des cancers provoquant les plus fortes réactions immunitaires. Un type de globules blancs, les lymphocytes T cytotoxiques (CTLs), joue un rôle clé dans la lutte contre le cancer. En effet, les CTLs peuvent reconnaître, tuer, ou encore modifier le comportement des cellules cancéreuses. Leur présence dans les tumeurs humaines a été associée à un meilleur pronostic. Les CTLs sont donc au coeur des progrès spectaculaires des nouveaux traitements contre le cancer par immunothérapie.
Malgré l'importance fondamentale de l'infiltration de CTLs sur le pronostic du mélanome, la réaction immédiate des cellules du mélanome au contact des CTLs est encore peu connue. En effet, beaucoup de cancers progressent en dépit de l'infiltration de CTLs. Le système immunitaire peut contrecarrer, mais également parfois favoriser le développement d'un cancer. Nous avons émis l'hypothèse que les CTLs pourraient provoquer chez certaines cellules des réactions en lien avec la progression du cancer autres que la mort cellulaire.
Afin d'étudier les interactions entre CTLs et cellules de mélanome, nous avons développé un système de co-culture de CTLs avec des lignées cellulaires de mélanome provenant de patients différents. Les protéines des cellules du mélanome ont été quantifiées par cytométrie en flux. Les variations de l'expression des gènes des cellules tumorales ont également été évaluées. Nous avons pu observer que la réponse des cellules tumorales au contact des CTLs est très rapide, et qu'elle est similaire entre les différentes lignées de mélanome. Cette réponse est en grande partie provoquée par les cytokines IFNy and TNFa. Ces cytokines sont sécrétées par les CTLs lors de la reconnaissance d'antigènes spécifiques aux cellules tumorales. Les lignées cellulaires de mélanocytes bénignes réagissent de maniérés similaires aux lignées non-bénignes, ce qui suggère que ces réactions ne sont pas spécifiques a la tumeur. Cette réponse comprend l'augmentation de la sécrétion de facteurs solubles, et induit de nombreux mécanismes qui peuvent à la fois bloquer et stimuler le système immunitaire. Au contact des CTLs, les cellules du mélanome modifient la transcription de nombreux gènes, produisant des facteurs qui vont influencer leur environnement immunitaire. L'homogénéité de la réponse contraste avec 1 hétérogénéité génétique des lignées de mélanome. Ces résultats contribuent à la meilleure compensions des mécanismes immunitaires induits en présence de CTLs, et pourraient contribuer à l'amélioration des traitements par immunothérapie.
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Melanoma is the most aggressive type of skin cancer. In 2012 (latest statistics), 22'000 deaths from melanoma were reported in Europe with the highest incidence in Switzerland (26.1 new diagnosis per year per ÎOO'OOO inhabitants). Melanoma is also one of the most immunogenic cancer types (meaning it can provoke an immune response). In human tumors, the presence of cytotoxic T lymphocytes (CTLs), a specialized type of white blood cell, has been associated with better clinical outcome. CTLs can recognize and kill cancer cells or modify their behavior, and are being exploited as a central player of immunotherapy with recent spectacular clinical outcome.
Despite the high importance of CTL infiltration for good prognosis, the reactions of cancer cells to CTL attack are poorly characterized. In fact, many cancers progress in spite of tumor-infiltrating CTLs. Conversely, immune system components can counteract but also support cancers, and we speculated that CTLs may provoke responses in targeted cancer cells other than cell death that may be relevant to cancer progression.
To investigate the interplay between CTLs and melanoma cells, we have established a co-culture system using CTLs and human melanoma cell Unes derived from différent patients. We determined protein expression using multi-parameter flow cytometry, and gene expression using multiplexed gene expression analysis. We found rapid and predominantly homogeneous changes in our melanoma cells in response to CTL attack. These responses were mostly mediated by the cytokines IFNy and TNFa secreted by the CTLs upon antigen-specific récognition of the melanoma cells. Interestingly, benign melanocyte lines reacted to CTL attack in a similar way as melanoma cell lines, indicating that the reactions were conserved upon acquisition of malignancy. The melanoma response included increased sécrétion of soluble factors that can attract différent immune cells to the tumor microenvironment and drive multiple immune activatory and inhibitory functions. In response to CTLs, melanoma cells modify their transcriptional program to produce immune-related factors and shape their immune microenvironment. The surprising homogeneity of the observed melanoma response contrasts to the genetic heterogeneity of melanoma cells. These results contribute to a better understanding of immune-related mechanisms in cancer cells challenged by CTLs, and may therefore help improving cancer immunotherapy.