Clinical amplification of NK cells : effect of metabolism

Immunothérapie et métabolisme tumorale

Sana Belkahla Benamor (1)

1 Cellules Souches, Plasticité Cellulaire, Médecine Régénératrice et Immunothérapies (IRMB)

Tumorigenesis is caused by a series of defects that occur within the cancer cell and its microenvironment. These abnormalities allow the tumor cell to develop its own strategies for growth, proliferation, differentiation and metabolism. In the last, cancer cells favor lactic fermentation instead of oxidative phosphorylation OXPHOS (respiration). This metabolic adaptation is called the Warburg effect.We proposed an innovative therapeutic concept based on the induction of metabolic changes by the use of dichloroacetate (DCA) and this is associated with immunotherapy using activated NK cells. DCA, a pyruvate dehydrogenase kinase (PDK) inhibitor, induces the activation of pyruvate dehydrogenase (PDH), responsible for the catalysis of pyruvate to acetylcoenzyme A (Ac-CoA), promoting the oxidation of glucose/pyruvate in the mitochondria. DCA has been used for a long time as a cholesterol-lowering and anti-lactic acidosis therapy. My team has previously shown that the metabolic change allows tumor cells to escape the immune response. I have observed that DCA treatment induced a high upregulation of mRNA and protein expression of the stress ligands MICA, MICB and ULBP1. These are recognized by the NK cell activating receptor NKG2D, inducing a NK cell-mediated cytotoxic response against tumor cells. DCA-induced expression of these stress ligands depends on wtp53 expression on the tumor cell.On the other hand, we evaluated the effect of DCA on the expression of ABC carriers, which intervene in the efflux of anticancer agents used in chemotherapy. The expression of ABC carriers is strongly related to drug resistance phenotypes. We observed that DCA causes a decrease in the expression of ABCB1, ABCC1, ABCC5 and ABCG2 in wtp53 cells while it induces an increase in mutantp53 or nullp53 cells. Conversely, DCA-induced accumulation of antitumor drugs, i.e. daunorubicin, and favors chemotherapy-induced tumor death only in wtp53-expressing cancer cells. The promoters of these ABC transporters and the stress proteins presented above contain several binding sites specific to the transcription factor MEF2, which is the target of ERK5. We have found that in addition to the ability to change tumor metabolism, DCA modifies the expression ABCB1, ABCC1, ABCC5 and ABCG2 by activation of the ERK5 / MEF2 pathway. These results are confirmed in various cell lines, in cells derived from patients and in an in vivo model

La formation et le développement d’une tumeur sont provoqués par une série de défauts qui se produisent à l'intérieur de la cellule cancéreuse et dans son microenvironnement. Ces anomalies permettent à la cellule de développer ses propres stratégies de croissance, de prolifération, de différenciation et de métabolisme.La modification du métabolisme respiratoire, est l'une des stratégies utilisée par les cellules cancéreuses favorisant la fermentation lactique au lieu de la phosphorylation oxydative OXPHOS (respiration). Cette adaptation métabolique porte le nom d’effet Warburg.Nous avons proposé un concept thérapeutique novateur basé sur l'induction de changements métaboliques par l'utilisation de dichloroacétate (DCA) associée avec l'immunothérapie en utilisant les cellules NK activées. Le DCA, molécule inhibitrice de la PDK, induit l'activation de la PDH, responsable de la catalyse de pyruvate en Acétylcoenzyme A (Ac-CoA), favorise alors l’oxydation du glucose dans la mitochondrie. Le DCA a déjà été utilisé depuis longtemps comme traitement hypocholestérolémiant et bloquant l’acidose lactique. Mon équipe a montré auparavant que le changement métabolique permet aux cellules tumorales d'échapper à la réponse immune.Nous avons observé que le traitement par DCA induisait, dépendante du phénotype p53, une forte up-régulation de l'expression du mRNA et des protéines de stress MICA, MICB et ULBP1, ligands spécifiques des récepteurs activateurs NKG2D des cellules NK, et induise alors une réponse cytotoxique contre les cellules tumorale.D'autre part nous avons évalué l'effet de DCA sur l'expression des transporteurs ABC qui interviennent dans l'efflux des agents anticancéreux utilisé dans la chimiothérapie. L'expression des transporteurs ABC était fortement liée aux phénotypes de chimiorésistance. Nous avons bien confirmé que le DCA provoque une diminution de l'expression de ABCB1, ABCC1, ABCC5 et ABCG2 dans les cellules wtp53 alors qu'il induit une augmentation dans les cellules mutantp53 ou nullp53.Les promoteurs des transporteurs et les protéines de stress étudiés comportent également plusieurs sites de liaison spécifique au facteur de transcription MEF2, qui est la cible d’ERK5. Nous avons bien constaté que en plus de ca capacité de changer le métabolisme tumorale, le DCA modifie l'expression ABCB1, ABCC1, ABCC5 et ABCG2 par l'activation de la voie ERK5/MEF2 .Ces résultats sont confirmé dans diverses lignées cellulaires, ainsi que dans des cellules issues de patients et dans un modèle in vivo

Mots clés: Leukemia; Nk cells; Immunotherapy

Mots clés: Leucémie; Cellule NK; Immunothérapie

Domaines: Médecine humaine et pathologie

Sana Belkahla Benamor. Immunothérapie et métabolisme tumorale. Médecine humaine et pathologie. Université Montpellier; Institut supérieur de biotechnologie (Monastir, Tunisie), 2017. Français. ⟨NNT : 2017MONTT060⟩. ⟨tel-01690762⟩