Frontières en immunologie

Introduction

Les cellules dendritiques (DC) sont des cellules professionnelles présentatrices d’antigènes (APC) qui jouent un rôle central dans l’induction et la régulation des réponses immunitaires, y compris l’induction des réponses des lymphocytes T cytotoxiques (CTL). Ils constituent un axe important pour le développement de vaccins contre les cancers et de nombreux agents pathogènes, y compris le VIH et le paludisme, où des réponses au LTC sont nécessaires pour la protection et l’éradication de la maladie. Le DC chargé ex vivo d’antigène tumoral (Ag) est administré comme vaccin à des patients cancéreux depuis plus de 15 ans. Ils sont bien tolérés et induisent des réponses immunitaires, y compris certaines régressions cliniques, mais il y a clairement place à une amélioration (1). Le réseau de DC chez la souris et l’homme est hétérogène, avec des sous-ensembles de DC spécialisés entraînant des fonctions immunitaires spécifiques (2). De nouveaux développements dans notre compréhension de la biologie des DC ont identifié un sous-ensemble de DC caractérisé par l’expression de nouveaux marqueurs CLEC9A (DNGR-1) (3, 4) et XCR1 (5, 6) comme étant importants pour l’induction de réponses CTL (7). Les stratégies vaccinales qui fournissent de l’Ag et des activateurs directement à CLEC9A + XCR1 + DC in vivo promettent de surmonter bon nombre des problèmes logistiques associés aux vaccins dérivés in vitro, permettant la précision et la spécificité de la réponse immunitaire souhaitée (8). Nous discutons ici des propriétés biologiques de CLEC9A + XCR1 + DC qui en font des cibles attrayantes pour les vaccins CTL et de nouvelles approches vaccinales pour les cibler in vivo.

CLEC9A + XCR1 + DC sont essentiels pour l’induction du CTL

La complexité émergente du réseau DC et le sous-ensemble optimal de DC à cibler est la première considération importante pour la conception de nouveaux vaccins ciblant le DC in vivo. Chez l’homme et la souris, il existe plusieurs sous-ensembles de DC dont l’emplacement, le phénotype et la fonction spécialisée varient (2). Ils peuvent être globalement classés comme (i) DC dérivé de monocytes inflammatoires (Mo) qui se développent à partir de monocytes et sont rapidement recrutés sur des sites d’inflammation; (ii) DC plasmacytoïdien (pDC) qui sont les principaux producteurs d’interférons de type I (IFN) en réponse à la ligature TLR 7/9 et sont essentiels pour l’immunité antivirale; et (iii) DC conventionnel (cDC) qui peut être divisé en fonction de l’emplacement en DC “résident lymphoïde” et “migrateur” (2). Le DC résident lymphoïde capture l’Ag directement dans les tissus lymphoïdes, tandis que le DC migrateur réside dans les organes périphériques (p.ex. poumon, peau et intestin) où ils capturent Ag puis migrent vers les tissus lymphoïdes pour partager leur Ag avec d’autres DC résidents lymphoïdes, ou présentent Ag directement aux lymphocytes T. Dans les deux sites, le cDC peut être séparé en sous-ensembles avec des fonctions spécialisées. Des preuves croissantes indiquent un rôle du sous-ensemble CD11B + cDC de souris dans l’induction des réponses des lymphocytes T CD4 +, bien qu’un rôle similaire pour le sous-ensemble CD1c + DC humain équivalent n’ait pas encore été établi (2, 9). Cependant, c’est le sous-ensemble défini par l’expression du récepteur de type C de type lectine, CLEC9A, et du récepteur de chimiokine, XCR1, qui est crucial pour l’induction de réponses CTL contre les cancers, les virus et autres infections pathogènes (2, 7).

CLEC9A + XCR1 + DC ont été identifiés à l’origine chez la souris par l’expression des marqueurs CD8a sur le DC résident lymphoïde ou CD103 sur le DC migrateur et sont communément appelés CD8a + lymphoïde et CD103 + DC migrateur. Chez l’homme, les CLEC9A + XCR1 + DC, communément appelés CD141 + DC, se trouvent dans les tissus lymphoïdes et non lymphoïdes, y compris la peau, l’intestin, le foie et les poumons (6, 10-13). CLEC9A et XCR1 sont exclusivement exprimés par ce sous-ensemble unique de DC dans les tissus lymphoïdes et non lymphoïdes des deux espèces, à l’exception des faibles niveaux d’expression de Clec9A par le pDC de souris. Comme ces marqueurs combinés sont actuellement les moyens les plus spécifiques de définir ces DC chez les deux espèces, nous les appelons ci-après CLEC9A + XCR1 + DC. En plus de CLEC9A et XCR1, ces DC partagent l’expression de la protéine de type nectine, Necl2 (14) et TLR3, et sont les principaux producteurs d’IFN-λ après ligature TLR3 (15). Surtout, ils excellent dans la présentation croisée, le mécanisme qui permet aux Ag exogènes, tels que ceux capturés à partir de tumeurs et de cellules infectées viralement, d’être traités et présentés sur le CMH I pour être reconnus par les CTL (16).

Qu’est-ce qui rend CLEC9A + XCR1 + DC si efficace pour l’amorçage CTL?

Bien que d’autres types de cellules, y compris les macrophages, les cellules B et d’autres sous-ensembles DC, puissent se croiser dans des circonstances particulières in vitro (17-20), il existe des preuves substantielles démontrant que CLEC9A + XCR1 + DC sont intrinsèquement plus efficaces à ce processus in vitro et in vivo (6, 7, 10, 11, 16). Les mécanismes moléculaires précis ne sont pas compris, mais des efforts considérables doivent encore révéler des machines de présentation croisée spécialisées uniques à CLEC9A + XCR1 + DC (16). Cependant, plusieurs caractéristiques de ces DC expliquent collectivement leur capacité d’amorçage croisé supérieure malgré une capacité d’absorption d’Ag similaire à celle d’autres sous-ensembles de DC. Tout d’abord, CLEC9A + XCR1 + DC maintiennent un pH moins acide dans les endosomes et les phagosomes, favorisant la présentation croisée des vésicules endocytaires précoces (21) et facilitant la présentation croisée d’Ag ciblée sur les endosomes / lysosomes tardifs (20, 22). Deuxièmement, les CLEC9A + XCR1 + DC sont plus efficaces lors de la translocation de l’Ag des endosomes / phagosomes dans le cytosol pour accéder à la voie classique de traitement du CMH I (23). Troisièmement, le CLEC9A, un récepteur pour les filaments d’actine exposés sur les cellules mortes, joue un rôle clé dans la livraison d’Ag capturé à partir de cellules mortes pour l’amorçage croisé (24-27). Quatrièmement, CLEC9A + XCR1 + DC expriment des niveaux élevés de TLR3, un activateur connu de l’amorçage croisé (28). Enfin, l’activation constitutive du capteur de réponse à la protéine dépliée, IRE-1α, et du facteur de transcription XBP-1 a récemment été démontrée pour réguler la présentation croisée spécifiquement par CLEC9A + XCR1 + DC (29). Il existe également des preuves que XCR1 et Necl2 sont impliqués dans l’activation de CTL, bien que pas directement via l’augmentation de la voie de présentation croisée (5, 6, 14). Ces caractéristiques fournissent une justification solide pour développer des technologies qui fournissent spécifiquement Ag à la voie de présentation croisée de CLEC9A + XCR1 + DC in vivo.

Ciblant IN vivo CLEC9A + XCR1 + DC

Des anticorps (Ab) spécifiques des récepteurs de surface DC, en particulier des récepteurs d’absorption d’Ag, peuvent être exploités pour délivrer de l’Ag directement à DC in vivo (30). Le choix du récepteur dépend de sa spécificité pour le sous-ensemble DC à cibler en plus de la voie de traitement et de présentation Ag utilisée par le récepteur après l’internalisation. Une variété de récepteurs de lectine de type C (CLR) ont été exploités à cette fin, et cela est examiné ailleurs (1, 30), mais pour la livraison d’Ag à CLEC9A + XCR1 + DC chez la souris, DEC-205 a été un objectif majeur. L’administration d’Ag via le DEC-205 Ab induit à la fois des réponses aux lymphocytes T CD4+ et CD8+ en présence d’adjuvant et est supérieure aux vaccins à base de DC chargés ex vivo pour prévenir la croissance tumorale. Des essais cliniques de phase I/II ciblant NY-ESO-1 Ag pour le traitement de multiples tumeurs malignes solides exprimant cet Ag sont en cours en utilisant CDX-1401, un Ab entièrement humanisé contre DEC-205 (CellDex Therapeutics). Chez l’homme, DEC-205 est largement exprimé sur tous les DC, en plus des cellules B, des cellules T et des cellules NK. Bien qu’il ait été démontré que CLEC9A + XCR1 + DC, CD1c + DC, pDC et MoDC traitent et présentent l’Ag délivré par DEC-205 aux lymphocytes T CD4+ et CD8+ in vitro (20, 31-33), des comparaisons directes limitées suggèrent que CLEC9A + XCR1+ DC est plus efficace lors de la présentation croisée (20). Cela est probablement dû au trafic préférentiel de DEC-205 vers des endosomes tardifs, qui favorise généralement le traitement Ag via la voie du CMH II (34), tout en permettant une présentation croisée par CLEC9A + XCR1 + DC (20).

Une approche intéressante consiste à délivrer plus spécifiquement Ag à CLEC9A + XCR1 + DC en utilisant des ligands Ab ou spécifiques pour CLEC9A(3, 4) ou XCR1 (35). Les études utilisant Clec9A pour l’administration d’Ag chez la souris observent des réponses efficaces aux lymphocytes T CD8+ et, de manière surprenante, une immunité supérieure aux lymphocytes T CD4+ lorsqu’elles sont directement comparées à DEC-205, même en l’absence d’adjuvant (3, 4, 36). Les principales raisons de l’efficacité du ciblage de la Clec9A incluent son trafic intracellulaire, car la Clec9A délivre de l’Ag aux endosomes précoces et recyclables (27), et la persistance de l’anti-Clec9A Ab dans le sérum, entraînant une présentation prolongée de l’Ag (36). La détermination des interactions moléculaires de CLEC9A après l’internalisation et de la façon dont cela influence le trafic et le traitement de l’Ag éclairera sans aucun doute sur la base de l’efficacité du ciblage de Clec9A.

L’anti-CLEC9A Ab humain peut administrer de l’Ag à CLEC9A + XCR1 + DC humain pour traitement et présentation aux lignées de cellules T CD4+ et CD8+ in vitro (37). Cela fournit une preuve de principe et une justification solide pour développer davantage le CLEC9A Ab anti-humain pour les vaccins et comparer de manière plus complète avec le DEC-205 Ab et d’autres approches qui ciblent plusieurs sous-ensembles de DC. De telles études ont été limitées en raison des difficultés à obtenir un nombre suffisant de CLEC9A + XCR1 + DC humains pour une analyse fonctionnelle détaillée, mais sont maintenant réalisables avec le développement de nouveaux modèles de souris humanisées, où des CLEC9A + XCR1 + DC humains fonctionnels se développent et peuvent être ciblés avec CLEC9A ou l’Abs DEC-205 in vivo (38).

Les adjuvants pour l’activation de CLEC9A + XCR1 + DC

Les essais cliniques précoces de DC et les études sur la souris portant sur Clec9A ou DEC-205 ciblant l’Ab ont clairement démontré une nécessité d’activation de DC afin d’induire des réponses CTL optimales (31, 39). Les ligands TLR sont parmi les adjuvants les plus prometteurs actuellement évalués en clinique et l’expression différentielle de TLR par les sous-ensembles DC pourrait profondément affecter le choix de l’adjuvant. Il s’agit d’une considération particulièrement importante pour l’évaluation préclinique des vaccins ciblant CLEC9A + XCR1 + DC puisque l’expression de TLR varie dans les sous-ensembles de DC de souris et d’humains. Le ligand TLR9, CpG, a été largement utilisé comme adjuvant chez la souris, y compris avec Clec9A Ab (36) et a été évalué cliniquement, avec des effets indésirables limités, comme adjuvant dans la chimiothérapie anticancéreuse et les vaccins ex vivo DC (40). Alors que TLR9 est largement exprimé chez la souris, y compris par CLEC9A + XCR1 + DC, chez l’homme, il est limité aux PDC (39). Cependant, l’activation du pDC humain par le CpG induit de grandes quantités d’IFN de type I qui pourraient potentiellement jouer un rôle important de spectateur pour l’activation de CLEC9A + XCR1 + DC et l’induction ultérieure de réponses antitumorales (41, 42). Contrairement à leurs homologues murins, les CLEC9A + XCR1 + DC humains manquent également d’expression de TLR4 mais expriment TLR8, qui n’est pas fonctionnel chez les souris (39).

Un ligand TLR7/8, R848 ou resiquimod, a été approuvé par la FDA pour une utilisation topique et fait actuellement l’objet d’essais cliniques avec DEC-205 (CDX-1401, CellDex) (43). Il active également CD1c + DC via TLR8 et pDC via TLR7. Son potentiel d’utilisation dans les vaccins reste à déterminer, des études murines indiquant que sa demi-vie et sa formulation courtes pourraient ne pas être idéales pour activer localement le DC afin d’initier des réponses immunitaires adaptatives, et qu’il a été impliqué dans des effets secondaires graves observés dans les essais cliniques (43).

Le ligand TLR3, polyI: C, apparaît comme un adjuvant attrayant à combiner avec le ciblage CC Ab, car l’expression TLR3 est conservée entre CLEC9A + XCR1 + DC humain et souris. PolyI:Le C s’est avéré être l’adjuvant optimal à utiliser en combinaison avec le ciblage de l’Ab par le DEC-205 chez la souris (44). Les dérivés poly I:C Hiltonol et Ampligen sont bien tolérés chez l’homme et induisent une réponse IFN de type I imitant celle d’une infection virale (45). Ceux-ci sont actuellement évalués dans le cadre d’essais cliniques en conjonction avec le ciblage de l’Ab DEC-205 (CellDex Therapeutics; NCT00948961).

Conclusion

Il reste un grand besoin pour le développement de vaccins qui suscitent des réponses CTL antivirales et antitumorales efficaces. La découverte du CLEC9A + XCR1 + DC chez la souris et l’homme, en tant que sous-ensemble spécialisé pour la CTL à présentation croisée et à amorçage croisé Ag, a révélé de nouvelles pistes prometteuses pour la conception de vaccins. Cependant, la contribution d’autres sous-ensembles de DC à l’efficacité de ce processus reste à déterminer. Ainsi, les questions demeurent: est-il plus efficace de fournir des Ag au CLEC9A + XCR1 + DC qui sont les mieux équipés pour la présentation croisée, ou la co-livraison à d’autres sous-ensembles de DC fournira-t-elle de l’aide? Quels récepteurs délivreront le mieux l’Ag aux compartiments intracellulaires requis et quels adjuvants amélioreront le mieux les réponses immunitaires? Des études à ce jour suggèrent que le ciblage IN vivo de CLEC9A + XCR1 + DC, ainsi que d’adjuvants pour activer spécifiquement ces DC, offre de grandes promesses. L’avancement des modèles de souris humanisées permettant le développement de CLEC9A + XCR1 + DC et d’autres sous-ensembles de DC permettra de répondre à ces questions et à d’autres, et facilitera la traduction du banc au lit.

Déclaration de conflit d’intérêts

Mireille H. Lahoud et Kirsteen M. Tullett figure sur la liste des inventeurs sur les demandes de brevet relatives à Clec9A. Kristen J. Radford n’a aucun conflit d’intérêts à signaler.

Remerciements

Mireille H. Lahoud et Kristen J. Radford sont soutenues par des subventions de projet du National Health and Medical Research Council of Australia (NHMRC 604306 et 1025201) et de la Prostate Cancer Foundation of Australia (PG2110). Kristen J. Radford est titulaire d’une bourse de niveau 2 du NHMRC CDF. Kirsteen M. Tullett est récipiendaire d’une bourse de doctorat internationale de l’Université du Queensland. Ce travail a été rendu possible grâce au Soutien aux Infrastructures opérationnelles du Gouvernement de l’État de Victoria et au Programme de Soutien aux Infrastructures de l’Institut de Recherche indépendant NHMRC du Gouvernement Australien.