Caractérisation des neutrophiles circulants et associés aux tumeurs aux stades précoces et tardifs de la tumorigenèse - Centre de recherche en cancérologie de Lyon (UMR INSERM 1052 ; CNRS 5286 ; Centre Léon Bérard) Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2020

Characterization of circulating and tumor-infiltrating neutrophils at early and late-stage of tumorigenesis

Caractérisation des neutrophiles circulants et associés aux tumeurs aux stades précoces et tardifs de la tumorigenèse

Résumé

Neutrophil is the most abundant immune cell type in human peripheral blood. Whereas their roles are well defined in infectious and autoimmune diseases, neutrophils recently emerged to be involved in cancer. We first aim at characterizing the role of circulating neutrophils in cancer patients with solid tumors. Given their poor prognostic value in peripheral blood as well as their recently documented phenotypic heterogeneity, the major goal of this project was to identify a distinct subset of neutrophils that could promote cancer progression. Platelets have the capacity to interact with blood neutrophils forming neutrophil-platelet aggregates (NPA). This interaction is documented to enhance effectors functions of neutrophils in several pathologies. Nevertheless, no study yet investigated the role of neutrophils from NPA in cancer settings. By using imaging flow cytometry (ImageStream®X), we could accurately identify NPA in lung cancer patients and healthy donors’ peripheral blood. Based on the protein expression of CD15 and CD14 markers, we could show that neutrophils aggregated to platelets display were distinct from free neutrophils. By re-analyzing public single cell trancriptomic data (scRNAseq) of lung cancer patients’ leukocytes from blood, we could identify a subset of neutrophil highly expressing platelet specific genes. We showed this subset of neutrophils displayed a distinct transcriptome compared with the other subset of neutrophils, even independently of the expression of platelet genes. Based on scRNAseq data, we could generate a specific gene signature of neutrophils from NPA as opposed to the other neutrophil subsets, but also in contrast to the other major immune cell types. By using bulk tumor transcriptomic data from TCGA public database, we could show that our gene signature was associated with a worse overall survival of liver and pancreas cancer patients. Our work shed light on a new subset of neutrophils aggregated to platelets that seem to be clinically relevant in tumor microenvironment. Present in tumor masse, accumulating evidence showed that tumor-associated neutrophils (TAN) would prevent cancer progression at early-stage of tumorigenesis. The goal of my second project was to phenotypically characterize TAN in early-stage tumors. By using MMTV-NeuT murine model of spontaneous mammary tumors, we could show that TAN as soon as the earliest stage of tumor development, were distinct from healthy mammary glands’ neutrophils, through their dramatic increase expression of “Epcam” epithelial cell marker at the cell surface level. We could observe in tumor-bearing mice that Epcam expression was specific to TAN by opposition to neutrophils from other tissues such as bone marrow, blood and spleen. By using public transcriptomic data of murine neutrophils isolated from tumor and healthy tissue, we could observe no difference in terms of Epcam expression at the mRNA level between TAN and neutrophils from healthy tissues. Taken together, this suggests that Epcam would not be endogenously expressed by TAN and would more likely result from exogenous expression explained by the “phagocytosis/trogocytosis” of tumor epithelial cells. Our work strengthens the idea that anti-tumor properties of TAN could be harnessed for the coming new generation of immunotherapies
Le neutrophile est la cellule immunitaire la plus abondante dans le sang périphérique chez l’homme. Alors que leurs rôles sont plutôt bien définis dans les maladies infectieuses et auto-immunes, les neutrophiles ont récemment été découverts pour être impliqués dans le cancer. Mon premier projet s’est intéressé au rôle des neutrophiles circulants chez les patients porteurs de tumeurs solides. De part leur mauvais impact pronostique dans le sang périphérique et leur hétérogénéité phénotypique récemment documentée, le but principal de ce projet était d’identifier une sous-population particulière de neutrophiles pouvant contribuer à la progression du cancer. Les plaquettes ont la capacité à interagir avec les neutrophiles du sang périphérique créant des agrégats neutrophile-plaquettes (ANP). Cette interaction est documentée pour potentialiser les fonctions effectrices des neutrophiles dans plusieurs pathologies. Cependant, aucune étude à ce jour ne se sait intéressée au rôle des neutrophiles des ANP dans le cancer. Grâce à la cytométrie d’images (ImageStream®X), nous avons pu identifier précisément les ANP dans le sang périphérique de patients atteints de cancer du poumon et de donneurs sains. Sur la base de l’expression protéique des marqueurs CD15 et CD14, nous avons montré que les neutrophiles agrégés aux plaquettes étaient différents des neutrophiles libres. En ré-analysant des données transcriptomiques publiques à l’échelle de la cellule unique (scRNAseq) de leukocytes du sang de patients atteints du cancer du poumon, nous avons pu identifier une sous-population de neutrophiles exprimant fortement des gènes plaquettaires. Nous avons montré que cette sous-population de neutrophile possède un transcriptome bien distinct des autres neutrophiles, même indépendamment de l’expression des gènes plaquettaires. A partir des données de scRNAseq, nous avons pu générer une signature génique spécifique des neutrophiles de ANP par rapport aux autres sous-populations de neutrophiles mais aussi par rapport aux autres grandes populations immunitaires. En utilisant les données transcriptomique de masse tumorale grâce à la base de donnée publique TCGA, avons ainsi pu montrer que la signature des neutrophiles de ANP était associé à une moins bonne survie des patients atteints du cancer du fois et du pancréas. Notre étude aura permis de découvrir une nouvelle sous-population de neutrophile agrégé aux plaquettes qui semble avoir une pertinence clinique dans le microenvironnement tumoral. Présent au sein de la masse tumorale, plusieurs évidences ont montré que les neutrophiles associés aux tumeurs (TAN en anglais) pouvaient empêcher la progression du cancer au stade précoce de la tumorigenèse. Le but de mon deuxième projet était de caractériser sur le plan phénotypique les TANs aux stades précoces. En utilisant le modèle murin MMTV-NeuT de tumeurs mammaires spontanées, nous avons constaté que les TAN dès les stades les plus précoces se distinguaient des neutrophiles résident dans les glandes mammaires saines, de par la forte expression membranaire du marqueur épithélial « Epcam ». Nous avons observé chez les souris porteuses de tumeurs que l’expression d’Epcam était spécifique des TAN par rapport aux neutrophiles des autres tissus tels que la moelle osseuse, le sang ou la rate. En utilisant des données transcriptomiques publiques de neutrophiles murins isolés de tumeurs ou de tissus sains, nous n’avons observé aucune différence d’expression du gène Epcam au niveau ARN entre les TAN et les neutrophiles de tissus sains. Ce qui suggère que qu’Epcam ne serait pas exprimé de manière endogène par les TAN et résulterait probablement d’une expression exogène expliquée par la « phagocytose/trogocytose » de cellules épithéliales tumorales. Ce travail renforce l’idée que les propriétés anti-tumorales des TAN pourraient être exploitées pour la nouvelle génération d’immunothérapies
Fichier principal
Vignette du fichier
TH2020LECOTPACOME.pdf (19.38 Mo) Télécharger le fichier
Origine : Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-03351405 , version 1 (22-09-2021)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03351405 , version 1

Citer

Pacôme Lecot. Caractérisation des neutrophiles circulants et associés aux tumeurs aux stades précoces et tardifs de la tumorigenèse. Immunothérapie. Université de Lyon, 2020. Français. ⟨NNT : 2020LYSE1147⟩. ⟨tel-03351405⟩
170 Consultations
112 Téléchargements

Partager

Gmail Facebook X LinkedIn More