Vaccins thérapeutiques en essai clinique utilisant différentes plateformes vaccinales

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Rôle biologique des mélanocytes et pigmentation de la peau

Il existe 2 types de mélanocytes : les mélanocytes épidermiques intercalés entre les cellules de la couche basale de l’épiderme et étendant leurs dendrites vers les kératinocytes des couches basale et épineuse, et les mélanocytes folliculaires localisés dans les follicules pileux9. Les uns participent à la couleur de la peau, les autres à la couleur des poils et des cheveux. Le nombre de mélanocytes par mm2 est de 2000 ou plus dans la peau exposée du visage et dans la peau du scrotum ou du prépuce. En revanche sur le reste du corps nous retrouvons entre 1000 à 1500 mélanocytes par mm2. Ce nombre de mélanocytes reste constant quelle que soit la couleur de peau de l’individu. Un individu à peau sombre ne comporte donc pas plus de mélanocytes qu’un individu à peau claire10.
On compte un ratio de 1 mélanocyte pour 36 kératinocytes11. Le principal rôle de ces cellules est de produire la mélanine, pigment naturel de la peau. La mélanine est synthétisée à partir de l’acide aminé tyrosine dans des organites spécifiques des mélanocytes appelés mélanosomes. Cette tyrosine est tout d’abord convertie en DOPA, puis en DOPAquinone. Ces 2 réactions sont catalysées par l’enzyme tyrosinase. Ensuite, 2 composés peuvent être formés à partir de la DOPAquinone en fonction de la présence ou non de cystéine dans le mélanosome. En l’absence de cystéine, de l’indole-5,6-quinone est formé, donnant l’eumélanine, pigment de couleur brun-noir. En présence de cystéine, de la cystéinyldopa est formée, donnant de la phéomélanine, pigment de couleur jaune-rouge10. C’est la présence et la quantité de ces 2 types de mélanine et non le nombre de mélanocytes qui explique les différences de pigmentation. Les individus à peau claire synthétisent plus particulièrement la phéomélanine tandis ce que les individus à peau foncée synthétisent plus particulièrement l’eumélanine. Ces deux pigments participent ainsi à la couleur de la peau mais ils ne sont pas les seuls. D’autres pigments participent également à la couleur de la peau comme l’hémoglobine oxygéné (rouge) des capillaires du derme, l’hémoglobine réduite (bleue) des veinules du derme et enfin les caroténoïdes alimentaires (jaune-orange) présents dans le derme et l’épiderme1.

Pouvoir photo-protecteur de la peau et plus particulièrement de la mélanine

Les mélanosomes sont transportés grâce à des microtubules et des microfilaments vers le bout des dendrites des mélanocytes. Là, ils sont phagocytés par les kératinocytes et la mélanine (eumélanine ou phéomélanine) est ensuite placée au-dessus du noyau cellulaire des kératinocytes, formant ainsi une calotte qui protège le matériel génétique du rayonnement ultra-violet5,12. En effet la mélanine absorbe fortement dans le domaine UV et visible du spectre, ce qui est à l’origine de sa couleur sombre13 (melanos, sombre en grec). La mélanine absorbe également les radicaux libres générés dans les cellules par les radiations UV protégeant ainsi l’ADN des effets nocifs de ces radiations. Les eumélanines ont un pouvoir photo protecteur environ 1000 fois supérieur à celui des phéomélanines ce qui explique pourquoi les sujets clairs ont une peau, qui a plus tendance à brûler au soleil, donnant ainsi naissance aux coups de soleil. La mélanine produite par les mélanocytes joue donc un rôle primordial dans la protection de l’ADN face à l’agression des rayons UV. Par ailleurs, certaines études suggèrent que les caroténoïdes jouent également un rôle photo protecteur non négligeable14. Enfin, 4 à 7% du rayonnement incident est réfléchi par l’interface air/peau et la couche cornée fournie également une protection contre les rayonnements UV. En effet, son organisation en feuillets parallèles entraîne une importante diffraction protégeant les cellules sous-jacentes. Cette diffraction explique pourquoi il est difficile de provoquer un coup de soleil sur les paumes des mains et les plantes des pieds étant donné la forte épaisseur de l’épiderme au niveau de ces zones corporelles. En effet, l’épaisseur de la couche cornée de l’épiderme est de 80μm à 200μm sur les paumes et les plantes des pieds contre 6μm à 40μm sur le reste du corps.

Rayonnement UV et mutation de l’ADN : première étape au développement d’un mélanome

Comme nous l’avons vu, le rayonnement UV solaire peut entraîner des dommages à l’ADN dans les cellules de la peau ce qui peut conduire à la formation de tumeurs. Ce rayonnement endommage également d’autres constituants de la peau comme par exemple les fibres de collagène ce qui entraîne un vieillissement de la peau. Le rayonnement solaire peut être divisé en 3 sous catégories : les UVC (<280nm), les UVB (280-315nm) et les UVA (315-400nm)15.
Les UVC sont hautement cancérigènes mais heureusement ils sont arrêtés par la couche d’ozone atmosphérique tout comme une partie des UVB (280-290nm).
• Les UVB
Les UVB (290-315nm) représentent seulement 5 à 10% des UV atteignant le sol mais ils possèdent un fort potentiel cancérigène de par leurs dommages sur l’ADN et leur interférence avec le système immunitaire. En effet, les photons UVB sont directement absorbés par l’ADN notamment par les bases pyrimidiques (thymine et cytosine). Des réactions photochimiques sont induites dans ces bases qui, si elles sont situées face à face ou adjacentes, se lient ensemble de manière covalente. Cela donne naissance à 2 photo-produits : les dimères cyclobutane et les photo-produits (6,4). Ces dimères pyrimidiques entraînent une distorsion de la double hélice d’ADN ce qui peut donner lieu à des cassures et des arrêts de réplication.
Ainsi, chez l’homme une molécule d’ADN peut subir environ 100, 000 modifications par jour et une heure d’exposition au soleil peut entraîner la formation de 80, 000 dimères de thymine par cellule16. Heureusement, des mécanismes de réparation de l’ADN existent dans la cellule afin qu’elle puisse en permanence protéger son génome. Ainsi, lorsqu’un dimère pyrimidique apparait, le brin d’ADN endommagé est localement excisé, éliminé et resynthétisé à partir du brin complémentaire par un mécanisme appelé Nucleotide Excision Repair (NER)17. Des dommages trop importants peuvent finalement entraîner un programme de mort cellulaire, l’apoptose. Cependant, si ces dommages ne sont pas réparés (car trop nombreux, ou mécanismes de réparation défectueux), l’ADN polymérase insère par défaut une base adénine en face du dimère lorsqu’elle rencontre ce type de lésion qu’elle n’arrive pas à interpréter. Ainsi dans le cas de dimères cytosine-cytosine on obtiendra des mutations de type C→T ou CC→TT. Ces mutations peuvent potentiellement endommager des gènes cruciaux, comme les gènes suppresseurs de tumeur (gène p53 par exemple) régulant les divisions cellulaires et l’apoptose, et modifier le comportement des cellules (prolifération, adhésion, mobilité, synthèse de molécules aux propriétés particulières).
Par ailleurs, une diminution du nombre ainsi qu’une altération de la forme des cellules de Langerhans ont été observés chez des souris irradiées par des UVB18. Ainsi en plus d’endommager l’ADN, les UVB diminuent localement l’activité immunitaire favorisant de ce fait l’expansion et la multiplication des cellules mutées.
• Les UVA
Enfin les UVA jouent également un rôle primordial dans le développement de cancers de la peau. L’ADN n’absorbe que très peu les photons UVA mais ceux-ci peuvent provoquer des dommages indirects sur les composés cellulaires (lipides, protéines…) et extracellulaires (matrice extracellulaire du derme) en entrainant la création de radicaux libres. Ces radicaux peuvent aboutir à des cassures dans les brins d’ADN, des réticulations ADN-protéine ainsi que des dommages dans les bases de l’ADN.
Il est intéressant de noter que les UVA, contrairement aux UVB, ne sont pas arrêtés par les vitres et peuvent provoquer des dommages à travers celles-ci. On peut ainsi observer un vieillissement asymétrique du visage chez les personnes étant exposées au soleil de manière prolongée et toujours du même côté sur leur lieu de travail, bien que protégées par une vitre19. Plus récemment il a été observé qu’une exposition aux UVA via les salons de bronzage augmenteraient de 75% le risque de développer un mélanome.
Ainsi les rayons UV du soleil provoquent des dommages à l’ADN dans les cellules de la peau ce qui peut conduire au développement de cancers de la peau comme les carcinomes et les mélanomes. Dans cette thèse, nous nous focaliserons sur le développement du mélanome.

Développement du mélanome suite à exposition UV

La plupart des mélanomes apparaissent suite à une accumulation de mutations génétiques dans les mélanocytes de l’épiderme et d’altérations du micro environnement tumoral20–25. En effet, on observe une surexpression de protéines comme les « matrix metalloproteinases » (MMPs) et plus particulièrement les MMP-2 et 9 (Gélatinases A et B) ou encore les MMP-1,8 et 13 (Collagénases 1,2 et 3). Ces MMPs induisent la dégradation des composants de la matrice extracellulaire comme le collagène favorisant ainsi l’infiltration des cellules tumorales à travers le derme et l’hypoderme jusqu’aux vaisseaux sanguins où elles vont pouvoir se disperser dans le reste de l’organisme20,22,23 formant ainsi des tumeurs à distance de la tumeur initiale : des métastases. Tous ces évènements se déroulent en plusieurs phases. Ces phases sont caractérisées par le niveau de Clark qui décrit à quelle profondeur la tumeur a pénétré dans les différentes couches de la peau.
Tout d’abord, on assiste à une croissance horizontale de mélanocytes anormaux à partir du mélanocyte muté initiateur. Ces mélanocytes forment une nappe ou des amas le long de la membrane basale de l’épiderme et certains migrent de manière isolée vers les couches supérieures de l’épiderme. Cette première phase est appelée invasion horizontale de l’épiderme et on parle alors de mélanome in situ. Vient ensuite une seconde phase de croissance, verticale cette fois, avec envahissement du derme puis une pénétration des vaisseaux sanguins provoquant in fine des métastases dans des tissus distants. C’est au cours de cette deuxième phase de progression verticale dermique que les altérations du microenvironnement tumoral et en particulier de la matrice extracellulaire se révèlent fondamentales. Comme cités précédemment, la surexpression de MMPs facilite grandement cette progression, mais on peut également observer une diminution des interactions de contact entre les mélanocytes tumoraux et leurs voisins kératinocytes (diminution de l’expression des E-cadhérines et des desmogléines ainsi que du nombre de jonctions gaps mélanocyte-kératinocyte) ainsi qu’une augmentation des interactions de contact entre ces mélanocytes tumoraux26 (augmentation de l’expression des N-cadhérines, des Mel-CAM et des ALCAM et du nombre de jonctions gaps mélanocyte-mélanocyte). De plus, on assiste à une modification des interactions paracrines entre les mélanocytes et les autres cellules aux alentours (kératinocytes, fibroblastes, cellules endothéliales et surtout les cellules immunitaires). La croissance des mélanocytes devient ainsi de plus en plus indépendante des facteurs de croissance présents dans le microenvironnement. Les mélanocytes échappent ainsi au contrôle des autres cellules27. Enfin, les molécules d’adhésion et de communication exprimées à leur surface leur permettent d’interagir avec les fibroblastes d’une part (N-cadhérines et jonctions Gap) et les cellules endothéliales d’autre part (N-cadhérines, Mel-Cam, intégrines) permettant ainsi l’invasion du derme et la pénétration dans la circulation sanguine26,28–32. Durant la phase d’invasion verticale on peut observer histologiquement une destruction de la membrane basale due à la synthèse excessive d’enzymes protéolytiques comme la collagénase par les cellules tumorales ou par les cellules hôtes sous leur contrôle33.

Les différents types de mélanomes cutanés et muqueux ainsi que leurs anomalies moléculaires

De manière générale on classe les mélanomes en 2 grandes catégories : les mélanomes cutanés se développant sur la peau exposée au soleil et les mélanomes non cutanés ou muqueux se développant au niveau des muqueuses non exposées au soleil (uvée de l’œil, tissus muqueux comme la bouche et tissus acraux comme les paumes de mains, plantes de pieds et ongles). Les mélanomes cutanés sont beaucoup plus fréquents que les mélanomes muqueux. En effet, les mélanomes cutanés représentent 91,2% des mélanomes contre moins de 10% pour les mélanomes muqueux34–36. Les mélanomes muqueux présentent un moins bon pronostic que les mélanomes cutanés en raison d’un diagnostic tardif de la tumeur primaire, de l’agressivité des tumeurs, d’un fort taux de récidive après traitement et d’une faible survie globale37,38. Cependant un diagnostic post métastatique d’un mélanome cutané ou muqueux conduit à une survie globale similaire37. Enfin, il a été observé que les mélanomes cutanés touchaient préférentiellement les sujets à peaux claires alors que les mélanomes muqueux sont plus répandus chez les sujets à peaux plus sombres39–41.
Ces 2 grands types de mélanome sont très différents et se caractérisent par des anomalies moléculaires différentes. Le mélanome cutané comporte tout d’abord beaucoup plus de mutations (forte charge tumorale) que le mélanome muqueux. On compte environ 179 mutations pour une tumeur exposée au soleil (mélanome cutané) contre seulement 9 mutations pour une tumeur non exposée au soleil (mélanome muqueux)42–44.

Les mélanomes cutanés

Les mélanomes cutanés peuvent être subdivisé en 2 catégories : Mélanomes cutanés induits par exposition chronique au soleil (« chronically sun induced melanoma » soit CSID) et les mélanomes cutanés non induits par exposition chronique au soleil (« non-chronically sun induced melanoma » soit non-CSID). Les mélanomes CSID sont généralement présents chez les individus de plus de 55 ans et se développent sur le visage, le cou et les extrémités distales (mains et pieds par exemple)46. Les mélanomes non-CSID quant à eux sont généralement présents chez les individus de moins de 55 ans et se développent sur le torse, et les extrémités proximales (bras et jambes par exemple)46. Les anomalies génétiques associées à ces 2 sous types sont des mutations des gènes NF1, NRAS, BRAF (non V600E) et KIT pour les mélanomes CSID et la mutations BRAF V600E pour les mélanomes non CSID46–48. En plus de ces 2 grandes catégories CSID et non CSID, on trouve aussi 1 autre catégorie où sont regroupés 4 sous types génétiques : BRAF, RAS, NF1 et « triple wild type » (Triple WT)42
Pour le sous type BRAF on retrouve de nombreuses mutations dans le gène BRAF. Da la même manière, on retrouve beaucoup de mutations dans le gène RAS pour le sous type RAS, idem pour NF142. Les mutations de ces 3 sous types entraînent une hyper activation de la voie de signalisation MAPK, impliquée dans la prolifération cellulaire42.
Le sous type Triple WT en revanche ne contient de mutations dans aucun de ces 3 gènes. On retrouve cependant des mutations dans les gènes GNAQ, GNA11, KIT, CTNNB1 et EZH242.

Les mélanomes non cutanés

On distingue 3 grands types de mélanomes non cutanés : les mélanomes muqueux (bouche par exemple) représentant 1,3% de tous les mélanomes, suivi par les mélanomes acraux (paumes mains, plantes pieds, ongles) représentant 2 à 3% et les mélanomes uvéaux représentant 5,2%34,35,49.
Il est intéressant de noter que même si les mélanomes acraux pourraient être considérés comme des mélanomes cutanés, leurs profils génétiques ainsi les facteurs de risques se rapprochent plus des mélanomes non cutanés d’où leur catégorisation de mélanomes non cutanés. Ces mélanomes apparaissent souvent chez des personnes à peau sombre. C’est le mélanome pour lequel le pronostic est le plus mauvais, probablement en raison d’un diagnostic tardif49,50. Ce sous type se caractérise par une amplification ou délétion de certains gènes ainsi qu’une faible charge mutationnelle36,43,51. Les gènes mutés associés à ce sous type sont les suivants : KIT, PDGFRA, BRAF, NRAS, NF1, GNAQ, et le promoteur TERT51–55.
Les mélanomes uvéaux se développent au niveau de l’œil notamment chez les personnes avec des yeux et une peau de couleur claire. Ils se caractérisent par une faible charge mutationnelle ainsi que des pertes ou gains chromosomiques44,51,56. Les mutations les plus communes se situent sur les gènes CYSLTR2, PLCB4 et GNAQ/GNA11, induisant l’activation des voies de signalisation de prolifération cellulaire MAPK et PI3K/AKT57–61.
Les mélanomes muqueux quant à eux, se développent à partir de mélanocytes situés dans les muqueuses des voies gastro-intestinales, urogénitales et respiratoires62. On retrouve ici également une faible charge mutationnelle36,43,44,63. Certains gènes sont amplifiés comme les gènes KIT, CCND1 ou encore CDK436,43,55,64, d’autres sont mutés comme les gènes BRAF, NRAS, SF3B1, NF1, KIT, GNAQ, GNA11, TPR, TTN, et PTEN63–68. De la même manière que pour les autres mélanomes non cutanés, ces mutations convergent vers une hyperactivation des voies de signalisation MAPK et PI3K/AKT résultant en la progression du cycle cellulaire ainsi que des signaux anti apoptotiques68.

Diagnostic du mélanome

Dans leur développement précoce les mélanomes peuvent être confondus avec les nævi et nécessitent ainsi des méthodes de diagnostic élaborées. Pour cela des algorithmes de diagnostic différentiel ont été développés et ont pour but de classer les lésions cutanées entre mélanome et non mélanome à partir de critères visuels lors d’un examen clinique à l’œil nu ou à l’aide d’un dermoscope.
Figure 5: (a) observation macroscopique d’un mélanome à extension superficielle. Une grande partie du rayonnement est réfléchi par la surface de la peau. (b) vue de la même lésion à travers un dermoscope. Les structures de la lésion sont visibles en profondeur. La bulle sur le bord droit de la lésion est une bulle d’air piégée dans le film de liquide placé à la surface de la peau pour diminuer les réflexions dues à la différence d’indice entre l’air et le stratum corneum. Image tirée de Braun et al. 200569.
L’avantage du mélanome contrairement aux autres cancers est qu’il laisse une trace sur la peau facilitant ainsi un diagnostic non intrusif.
Comme le formule le Dr Neville Davis « Malignant melanoma writes its message in the skin with its own ink and it is there for all of us to see. Some see but do not comprehend. »
A ce jour il existe 4 types d’algorithmes différentiels couramment utilisé par les dermatologues :
• La règle ABCDE
Elaborée par Friedman et al. en 198570, la règle ABCDE est l’algorithme différentiel le plus utilisé par les dermatologues français. Il repose sur une liste de critères indiquant un mélanome.
– (A) : lésion Asymétrique : contours, couleurs, structures internes asymétriques. Le dermoscope peut se révéler d’une aide précieuse en rendant visible des asymétries invisibles à l’œil nu.
– (B) : lésion aux Bords irréguliers
– (C) : lésion de Couleur inhomogène
85% des mélanomes possèdent 3 couleurs ou plus, ce qui est le cas de seulement 39% des nævi71.
– (D) : lésion d’un Diamètre > 6mm
– (E) : lésion présentant une Evolution de sa taille, surface ou couleur
– (F) : lésion « Funny looking » qui est différentes du reste des nævi retrouvés sur le patient
Les critères ABCD sont ensuite quantifiés et moyennés pour obtenir le Total Dermatoscopy Score permettant un diagnostic semi-quantitatif. Un score inférieur à 4.75 indique une lésion bénigne et un score supérieur à 5.45 indique la présence probable d’un mélanome72.
• La méthode en 7 points
Cette méthode initiée par Pehamberger et al. en 198773 est basée sur l’analyse des structures présentes dans la lésion et prend en compte 3 critères majeurs et 4 critères mineurs caractéristiques d’un mélanome71.
Critères majeurs :
– réseau pigmentaire irrégulier dû à l’invasion des crêtes épidermiques par des mélanocytes malins
– voile blanc-bleu, dû à une hypertrophie des couches supérieures de l’épiderme et à la présence de mélanine dans le derme
– présence d’une vascularisation atypique
Critères mineurs :
• Irrégularités de pigmentation, larges zones sombres irrégulièrement réparties
• présence irrégulière de stries représentant des amas confluents de cellules pigmentées au niveau de l’épiderme ou de la jonction dermoépidermique
• répartition inhomogène de points et de globules
• présence de régressions : zones blanches à forme cicatricielle (fibrose) ou bleu-gris.

Prise en charge « conventionnelle » du mélanome

Chirurgie

La chirurgie reste à ce jour le traitement le plus utilisé pour le mélanome peu importe le stade auquel il est diagnostiqué. Comme énoncé précédemment, une première chirurgie (exérèse diagnostique) est tout d’abord réalisée. Elle permet d’une part la confirmation du diagnostic de mélanome et d’autre part le retrait de la lésion dans un but de contrôle local de la maladie et de prévention de la dissémination des cellules mélanocytaires. Cette première chirurgie permet également de rechercher des mutations de certains gènes comme les gènes BRAF et MEK. Pour les mélanomes in situ cette chirurgie est considérée comme curative.
Cette exérèse peut ensuite être compléter par une deuxième chirurgie (exérèse élargie) visant à enlever le reste de la lésion et éventuellement les ganglions touchés. Cette exérèse élargie consiste à retirer une bande plus ou moins large de tissu sain autour de la cicatrice de la première exérèse afin de limiter les risques de rechute. Cette zone est appelée marge de peau saine ou marge de sécurité. Dans le cas où l’exérèse du ganglion sentinelle est nécessaire, 1 à 3 ganglions sont retirés et analysés. En renseignant sur l’envahissement ou non des ganglions, l’exérèse du ganglion sentinelle permet de préciser le stade du cancer, et donne ainsi une indication pronostique pour le patient. En effet, le risque de récidive est plus élevé chez les patients dont le ganglion sentinelle est atteint. Ainsi, si le ganglion sentinelle est envahi, le traitement proposé comprend, dans la plupart des cas, un curage ganglionnaire, parfois associé à un traitement adjuvant (traitement médicamenteux ou radiothérapie). Le curage ganglionnaire a pour but de retirer le plus grand nombre de ganglions lymphatiques de la région drainant la zone où siégeait la tumeur. Malheureusement dans certains cas (environ 20%) le patient peut tout de même rechuter ce qui est associé à un mauvais pronostique82.

Radiothérapie

Un autre traitement également utilisé en thérapie du mélanome est la radiothérapie. Historiquement, le mélanome a toujours été considéré comme étant une tumeur résistante aux radiations à cause de solides mécanismes intrinsèques de réparation des dommages causés à l’ADN83. Cependant, sous certaines conditions (chirurgie non possible, soins palliatifs, irradiation au niveau du site d’exérèse de la tumeur et/ou des ganglions) la radiothérapie peut être utilisée pour traiter le mélanome83,84.
Il a été non seulement montré que l’irradiation parvenait à tuer les mélanomes ciblés mais induisait également un effet anti tumoral systémique affectant les métastases non ciblées par l’irradiation. Cette capacité des rayonnements localisés à déclencher un effet anti-tumoral systémique est appelé effet abscopal et il a été caractérisé dans de nombreux cancers85,86.

Chimiothérapie

La chimiothérapie reste à ce jour encore utilisée pour le traitement du mélanome malgré une efficacité limitée. Les deux chimiothérapies utilisées pour le traitement du mélanome sont les suivantes :
• La Dacarbazine (DTIC)
Cet agent alkylant a été approuvé en 1975 pour le traitement du mélanome, cependant, comme la plupart des chimiothérapies, ce traitement n’est pas spécifique et de ce fait endommage beaucoup les cellules saines du patient. De plus, de nombreux essais cliniques ont reporté l’efficacité modeste de cet agent pour le traitement du mélanome. Il reste cependant l’un des principaux traitements de première ligne pour le mélanome métastatique87.
• Le Temozolomide
Ce traitement est considéré comme un analogue de la dacarbazine mais il a le gros avantage d’être administrable par voie orale. Il est donc particulièrement étudié. De plus, le temozolomide peut atteindre le système nerveux central ce qui représente un point crucial pour le traitement du mélanome avancé, le cerveau étant un des sites de métastases les plus courants87.

Les thérapies ciblées

Les thérapies ciblées ont révolutionné la pris en charge du mélanome en 2011 lorsque les premiers agents ont été approuvés. On retrouve à ce jour 2 grandes classes de thérapies ciblées : les inhibiteurs de BRAF et les inhibiteurs de MEK.
• Les inhibiteurs de BRAF
BRAF étant l’oncogène le plus fréquemment muté dans le mélanome88, ses inhibiteurs ont donné des résultats prometteurs dans plusieurs essais cliniques, avec une régression rapide des métastases et des réponses positives chez 50 à 60 % des patients atteints de mélanome87,89. Le premier médicament ayant été approuvé pour le mélanome est le vémurafénib, une molécule inhibitrice sélective du BRAF mutant V60088. La mutation activatrice BRAF V600E est responsable de l’hyperactivation de la voie MAPK entrainant une prolifération des cellules cancéreuses. Le vémurafénib inhibe l’activité kinase responsable de l’hyperactivation de cette voie90–92. Dans un essai clinique de phase III (BRIM3), le vemurafenib a montré un taux de réponse objective (ORR) de 48% contre 5% pour la dacarbazine, et une survie médiane sans progression (PFS) de 5,3 mois contre 1,6 mois pour la dacarbazine88,93.
Un deuxième inhibiteur de BRAF, le dabrafenib, a été approuvé peu de temps après et montre également des résultats prometteurs88. En termes de toxicités pour ces agents nous retrouvons des éruptions cutanées, de l’arthralgie, de la fatigue, de la fièvre (pour le dabrafenib uniquement) et de la photosensibilité (uniquement pour le vemurafenib). On observe également le développement de lésions cutanées secondaires non mélaniques, telles que le carcinome spinocellulaire94,95.
• Les inhibiteurs de MEK
La deuxième classe de thérapies ciblées sont les inhibiteurs de MEK. Leur développement a été initié lorsqu’il a été découvert que la signalisation de BRAF dépendait de l’activation en aval de MEK1/288,96.
Le trametinib appartient à cette nouvelle classe de thérapies ciblées et a montré des résultats prometteurs lors d’un essai clinique de phase III (METRIC) dans les mélanomes BRAF mutés V600E/K avancés ou métastatiques. Lors de cet essai, une PFS (« Progression Free Survival » soit survie sans progression) médiane de 4,9 mois dans le groupe trametinib contre 1,5 mois dans le groupe chimiothérapie a été observé. La plupart des patients (65 %) du groupe chimiothérapie sont rapidement passés dans le groupe trametinib. Aucun événement indésirable inattendu n’a été signalé97.
L’association d’inhibiteurs de BRAF et de MEK est désormais devenue un des traitements standard des mélanomes avancés comportant la mutation BRAF V60088,90. Des données suggèrent que chez les patients présentant un BRAF muté, l’association d’inhibiteurs de BRAF et de MEK apporte un plus grand bénéfice et retarde le développement de résistance98–100. Récemment, de nouvelles combinaisons d’inhibiteurs de BRAF et de MEK ont été approuvées pour leur utilisation dans le mélanome malin, comme l’inhibiteur de BRAF, encorafenib, et les inhibiteurs de MEK, cobimetinib et binimetinib101–104..
Les inhibiteurs de KIT, une tyrosine kinase, sont également une thérapie ciblée utilisée pour le traitement du mélanome. Les mutations et amplifications de KIT sont observées chez moins de 7 % des patients atteints de mélanomes cutanés et chez environ 40 % des patients atteints de mélanomes muqueux et acraux55,105. KIT est une tyrosine kinase clé qui lorsqu’elle est mutée ou stimulée par la liaison du facteur des cellules souches (SCF), active les voies MAPK et PI3K/AKT entrainant la prolifération des cellules cancéreuses106.
Les patients atteints de mélanome peuvent bénéficier des inhibiteurs imatinib et nilotinib, uniquement après une stratification basée sur leur statut mutationnel de KIT106. En effet, les amplifications de KIT, à la différence des mutations de KIT, ne confèrent pas de sensibilité à ces inhibiteurs106–109. Par ailleurs il a été démontré que suivant le sous-type de mélanome, KIT pouvait agir comme un oncogène ou un suppresseur de tumeur110,111.
Malheureusement, comme tous les traitements, les patients recevant des inhibiteurs de BRAF et de MEK finissent par développer une résistance et leur maladie progresse, en raison de mécanismes de résistance acquis et intrinsèques à la tumeur. Ces traitements ont été utilisées pendant des années, avant de s’orienter vers de nouvelles stratégies très prometteuses

Les immunothérapies

Depuis une dizaine d’années, on assiste à un véritable essor des immunothérapies dans la prise en charge de nombreux cancers. Le mélanome fut l’un des premiers cancers où les immunothérapies (anticorps bloqueurs) ont montré un réel bénéfice clinique à long terme.
De manière générale, les immunothérapies telles que le blocage des points de contrôle immunitaire et la thérapie cellulaire adoptive, ont montré une réponse anti-tumorale remarquable, correspondant à une survie durable à long terme, mais malheureusement tous les patients n’ont pas répondu à ces thérapies113,114.
Le fait que tous les patients ne parviennent pas à bénéficier de ces thérapies suggère qu’une meilleure classification des patients, basée sur leurs caractéristiques, leurs biomarqueurs moléculaires et le sous-type de mélanome, est nécessaire pour améliorer les taux de réponse.
Par ailleurs, suite à l’utilisation de ces nouvelles immunothérapies, les critères d’évaluation de la réponse dans les tumeurs solides (critères RECIST), initialement développés pour déterminer de manière impartiale la réponse de la tumeur aux agents cytotoxiques, ont été modifiés.
Ces nouvelles directives, connues sous le nom de critères RECIST immunologiques (iRECIST) ont pour but prendre en compte les caractéristiques de ces nouvelles thérapies et plus particulièrement le retard de la réponse immunitaire adaptative anti-tumorale associé à ces thérapies. Ces nouveaux critères aident les cliniciens de plusieurs centres à concevoir et à gérer de manière cohérente les données d’immunothérapies, afin de garantir une analyse ainsi qu’une interprétation précise de leur efficacité115–117.

Les inhibiteurs de points de contrôles immunitaires

Les points de contrôle immunitaires (« immune checkpoints »)

Les deux points de contrôle immunitaire les plus étudiés en immunothérapie sont l’antigène 4 des lymphocytes T cytotoxiques (CTLA-4) et la protéine 1 de mort cellulaire programmée (PD-1). En temps normal, ces molécules régulent le système immunitaire afin d’éviter une suractivation lors d’infections réduisant ainsi le risque de développement d’une maladie autoimmune118–120.
• CTLA-4
CTLA-4 est un récepteur et un membre de la superfamille des immunoglobulines CD28:B7 que l’on retrouve à la surface des cellules T effectrices et des cellules Treg. Sa fonction est de réguler l’intensité de l’activation de ces cellules.
En effet, lorsque les cellules T CD8+ interagissent avec les cellules dendritiques au sein des ganglions lymphatiques, 2 signaux sont nécessaires pour une activation correcte des cellules T : l’interaction du TCR avec le complexe CMH/peptide présent sur les cellules dendritiques et le signal secondaire de CD28 sur les cellules T, qui se lie à CD80/CD86 sur les cellules dendritiques121.
En effet, au moment de l’activation des lymphocytes T par les cellules présentatrices d’antigènes (cellules dendritiques par exemple) le CD28 du lymphocyte T se lie au CD80/CD86 de la cellule dendritique. Ce signal de costimulation déclenche l’expansion des cellules T. Le CTLA-4 peut également se lier CD80/CD86 avec une plus grande affinité que le CD28, inhibant ainsi la signalisation TCR en aval et entravant la fonction des cellules T CD8+122–124. Cela permet de réguler la réponse immunitaire et ainsi d’éviter un emballement de celle-ci. Dans les tumeurs, le CTLA-4 est surexprimé pour supprimer l’activation des cellules immunitaires qui auraient pu réussir à atteindre le site de la tumeur (lymphocytes infiltrant la tumeur – TIL)125.
• PD-1
PD-1 est également un récepteur inhibiteur comme CTLA-4. Il est exprimé sur les lymphocytes T et B activés, les Tregs ainsi que les cellules NK et exerce sa fonction une fois qu’il est lié à ses deux ligands, PD-L1 et PD-L2. Le ligand PD-L1 est exprimé sur les cellules dendritiques, les macrophages et les lymphocytes B. Dans les tumeurs, le ligand PD-L1 présent à la surface des cellule cancéreuses permet d’inhiber l’activation et la fonction des cellules immunitaires (lymphocytes T notamment) qui auraient pu réussir à atteindre le site de la tumeur126.
Ces 2 récepteurs font partie de la famille des points de contrôle immunitaires comme ils régulent le système immunitaire. Ces dernières années, ils ont servi de cible au développement d’anticorps se liant à ses récepteurs permettant ainsi la réactivation des cellules immunitaires dans les tumeurs par levée de l’inhibition.

Les anticorps bloqueurs des points de contrôle immunitaires

• L’Ipilimumab : anticorps anti CTLA-4
Le premier anticorps développé, dirigé contre les points de contrôles immunitaires est l’ipilimumab.
L’ipilimumab se lie à CTLA-4 sur les cellules T, ce qui inhibe sa capacité à se lier à CD80/CD86, et permet l’expansion d’un répertoire de cellules T CD8+ cytotoxiques anti-tumorales spécifiques de l’antigène ainsi que des cellules T CD4+. Il en découle une meilleure réponse immunitaire anti-tumorale127–129. De manière intéressante, il a été montré que la partie Fc de l’anticorps ipilimumab pouvait épuiser les Tregs dans le microenvironnement tumoral, en activant les macrophages exprimant le Fcγ, amplifiant ainsi la réponse immunitaire antitumorale130–133. L’ipilimumab a obtenu l’autorisation de la FDA pour le traitement du mélanome après une série d’essais cliniques de phase III (CA184-002 en monothérapie, CA184-024 en association avec la dacarbazine). Le taux de survie à cinq ans était de 18,2 % pour les patients traités par anti-CTLA-4 + dacarbazine contre 8,8 % pour les patients traités par placebo + dacarbazine (CA184-024, NCT00324155)134. La toxicité associée à l’ipilimumab comprend de forts effets secondaires liés au système immunitaire tels que la dermatite, la colite, la diarrhée et, plus rarement, l’hépatite, l’uvéite et l’hypophysite135.
En France, l’ipilimumab est actuellement accessible uniquement en combinaison avec le nivolumab mais n’est plus utilisé en monothérapie.
• Le pembrolizumab et le nivolumab : anticorps anti PD1
Après la preuve de concept de l’ipilimumab, démontrant qu’un blocage des points de contrôle pouvait réellement être une stratégie efficace pour traiter le mélanome, le pembrolizumab et le nivolumab dirigés contre le PD1 ont été étudiés. L’essai clinique de phase III a rapporté une survie globale médiane qui n’a pas été atteinte dans le groupe nivolumab + ipilimumab et qui était de 37,6 mois dans le groupe nivolumab, contre 19,9 mois dans le groupe ipilimumab. Le taux de survie globale à 3 ans était de 58 % dans le groupe nivolumab + ipilimumab et de 52 % dans le groupe nivolumab, contre 34 % dans le groupe ipilimumab (NCT01844505)88,136–138.
• L’atezolizumab: anticorps anti PD-L1
L’atezolizumab, un anticorps anti PD-L1 est également exploré en ce moment dans de nombreux essais cliniques139.
Cet anticorps se révèle intéressant à étudier car il a été démontré que les anticorps bloquant PD-L1 avaient une efficacité plus élevée pour bloquer la signalisation PD-1/PD-L1 que les anticorps PD1, démontrant ainsi et que le pembrolizumab était plus puissant que le nivolumab140.

Table des matières

LISTE DES TABLEAUX
CHAPITRE I : INTRODUCTION
I. Caractéristiques du mélanome
1) La peau
2) Rôle biologique des mélanocytes et pigmentation de la peau
3) Pouvoir photo-protecteur de la peau et plus particulièrement de la mélanine
4) Rayonnement UV et mutation de l’ADN : première étape au développement d’un mélanome
5) Développement du mélanome suite à exposition UV
6) Les différents types de mélanomes cutanés et muqueux ainsi que leurs anomalies moléculaires
a. Les mélanomes cutanés
b. Les mélanomes non cutanés
7) Diagnostic du mélanome
8) Première prise en charge du patient après diagnostic et détermination du stade du mélanome
II. Prise en charge « conventionnelle » du mélanome
1) Chirurgie
2) Radiothérapie
3) Chimiothérapie
4) Les thérapies ciblées
III. Les immunothérapies
1) Les inhibiteurs de points de contrôles immunitaires
a. Les points de contrôle immunitaires (« immune checkpoints »)
b. Les anticorps bloqueurs des points de contrôle immunitaires
c. Biomarqueurs prédictifs de bonne réponse à l’immunothérapie par anticorps bloqueurs
2) Le transfert adoptif de lymphocytes T
a. La thérapie par lymphocytes infiltrant la tumeur (TIL)
b. La thérapie par TCR modifiés
c. La thérapie par récepteur antigénique chimérique (CAR-T)
3) Traitement par anticorps bloqueurs ou thérapie cellulaire ? Que choisir en fonction du type de mélanome : cutané ou non cutané
IV. Les vaccins thérapeutiques
1) Découverte des premiers vaccins thérapeutiques
a. Vaccins thérapeutiques approuvés
b. Echec des essais cliniques des vaccins thérapeutiques
2) Anticorps bloqueurs + Vaccins thérapeutiques : « the perfect partners »
3) Vaccins thérapeutiques en essai clinique utilisant différentes plateformes vaccinales
a. Vaccins anticancéreux à base de cellules
b. Vaccins d’origine virale
c. Vaccins peptidiques
d. Vaccins à ADN
e. Vaccins à ARNm
f. Vaccins personnalisés
CHAPITRE II : PRÉSENTATION DE LA PLATEFORME VACCINALE ‘ADDOMER’
CHAPITRE III : OBJECTIFS DE LA THÈSE
1) Production et optimisation des ADDomers
2) Evaluation in vitro des vaccins ADDomers en oncologie
3) Evaluation in vivo chez la souris des vaccins ADDomers en oncologie
CHAPITRE IV : OPTIMISATIONS DE LA PLATEFORME ‘ADDOMER’ POUR L’EXPOSITION
D’ÉPITOPES ET D’ANTIGÈNES DU MÉLANOME
CHAPITRE V : EVALUATION IN VITRO D’ADDOMERS PRÉSENTANT DES ÉPITOPES ET
ANTIGÈNES HUMAINS DU MÉLANOME
CHAPITRE VI : EVALUATION IN VIVO D’ADDOMERS PRÉSENTANT DES ÉPITOPES ET
ANTIGÈNES MODÈLES DU MÉLANOME
CONCLUSION GÉNÉRALE ET PERSPECTIVES
1) Production et optimisation des ADDomers
2) Evaluation in vitro des vaccins ADDomers
a. Comparaison des vaccins ADD A2L et ADD MelA
b. Dé-ciblage et re-ciblage des ADDomers
3) Evaluation in vivo chez la souris des vaccins ADDomers
ANNEXE
RÉFÉRENCES

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