Colorectal cancer (CRC) is one of the leading causes of cancer-related deaths worldwide. Most CRCs are microsatellite stable (MSS) which are characterized by an immune cold tumor microenvironment (TME) and resistance to immunotherapies, highlighting the need to find new therapeutic approaches. Within the tumor microenvironment, tertiary lymphoid structures (TLS) are organized immune cell aggregates that enhance anti-tumor immunity. TLSs are associated with favorable prognosis and response to immune therapy in most cancers, including melanoma, breast, ovarian, and CRC. High endothelial venules (HEVs), specialized blood vessels found in lymphoid tissues, play a crucial role in lymphocyte recruitment and are associated with increased immune infiltration and mature TLS when present in tumors. The process of tumor-associated TLS initiation is not fully characterized, and it is unclear whether this process necessitates the presence of HEVs. We have previously shown that the combination of VEGFA/ANGPT2 bi-specific (A2V) and agonistic CD40 (aCD40) antibodies increases cytotoxic T cell infiltration and promotes TLS formation in genetic models of MSS CRC. In this study, we aimed to characterize the early molecular events of TLS initiation in response to A2V+aCD40. Using single cell RNA sequencing and multiplex imaging we show that TLS initiation occurs around arterioles in the absence of HEVs. These arterioles become inflamed upon A2V+aCD40 treatment and lose their arterial identity by suppressing the expression of Notch-related genes. Endothelial-specific inactivation of key Notch effector RBPJ promoted B cell infiltration in CRC tumors and restricted tumor growth. We also show that arterioles fuel TLS B cells through the induction of fatty-acid transporters such as CD36 and that TLS formation can be further enhanced by inducing lymphotoxin signaling in addition to A2V+aCD40 treatment. Finally, we show that replacing aCD40 with a FAP-aCD40, targeted to cancer-associated fibroblasts, in combination with A2V restricts tumor growth, induces tumor-associated TLSs, and does not cause liver toxicity, unlike A2V+aCD40. Overall, this study provides insights into the early molecular changes in the TME that lead to TLS initiation and identifies A2V+FAP-aCD40 as a new therapeutic approach for inducing TLS in tumors providing a new non-toxic therapeutic regimen for treating MSS CRC.
2.2 Resume
Le cancer colorectal (CRC) est l’une des principales causes de décès liés au cancer dans le monde. La plupart des tumeur colorectales sont dites microsatellites stables (MSS), caractérisées par un microenvironnement tumoral présentant un désert immunitaire (TME) et ce type tumeur dispose actuellement d'options thérapeutiques limitées, soulignant la nécessité de trouver de nouvelles approches thérapeutiques. Au sein du microenvironnement tumoral, les structures lymphoïdes tertiaires (TLS) sont des agrégats de cellules immunitaires organisés qui renforcent l’immunité anti-tumorale. Les TLS sont associés à un pronostic favorable et à une meilleure réponse à l'immunothérapie dans la plupart des cancers, notamment le mélanome, le cancer du sein, de l'ovaire et le CRC. Les veinules endothéliales élevées (HEV), vaisseaux sanguins spécialisés présentes dans les tissus lymphoïdes, jouent un rôle crucial dans le recrutement des lymphocytes. Elles sont associés à une infiltration immunitaire accrue et à la formation de TLS matures lorsqu’ils sont présents dans les tumeurs. Le processus d’initiation du TLS associé à la tumeur n’est pas entièrement caractérisé et il n’est pas clair si ce processus nécessite la présence de HEV. La combinaison de l'anticorps bispécifique VEGFA/ANGPT2 (A2V) et de l'anticorps agoniste CD40 (aCD40) augmente l'infiltration des lymphocytes T cytotoxiques et favorise la formation de TLS dans des modèles génétiques de MSS CRC. Dans cette étude, nous avions pour objectif de caractériser les premiers événements moléculaires de l’initiation du TLS en réponse à A2V+aCD40. En utilisant le séquençage d’ARN unicellulaire et l’imagerie multiplex, nous montrons que l’initiation du TLS se produit en l’absence de VHE et se produit plutôt autour des artérioles. Ces artérioles acquièrent un phénotype pro-inflammatoire lors du traitement A2V + aCD40 et perdent leur identité artérielle en régulant négativement les gènes liés à Notch. L'inactivation endothélial spécifique de l'effecteur clé de Notch, Rbpj, a conduit à la formation spontanée de TLS dans les tumeurs orthotopiques du CRC et à une croissance tumorale limitée. Nous montrons également que les artérioles alimentent les cellules B dans le TLS par la régulation positive des gènes de transport des acides gras, notamment CD36, et que la formation des TLS peut être encore améliorée en induisant la signalisation des lymphotoxines en plus du traitement A2V+aCD40. Enfin, nous montrons que le remplacement de l'aCD40 par un aCD40 ciblant FAP en combinaison avec A2V limite la croissance tumorale, induit la formation de TLS et ne provoque pas de toxicité hépatique, contrairement à A2V+aCD40. Dans l'ensemble, cette étude donne un aperçu des premiers changements moléculaires qui se produisent dans le TME qui conduisent à l'initiation du TLS, A2V+FAP-aCD40, une nouvelle approche thérapeutique pour induire le TLS dans les tumeurs, et propose un nouveau schéma thérapeutique non toxique pour le traitement du MSS CRC.