La leucémie myéloïde aiguë (AML) est le type de leucémie le plus courant chez les adultes. Bien que la plupart des patients atteints d’AML atteignent une rémission complète après une chimiothérapie standard, les maladies réfractaires et récurrentes restent un problème majeur. Au cours de la dernière décennie, l’immunothérapie a été largement appliquée dans le traitement du cancer, en particulier la thérapie par cellules CAR-T (cellules T à récepteur antigénique chimérique), qui a montré un succès remarquable dans le traitement des tumeurs hématologiques, notamment les tumeurs malignes des cellules B. Cependant, l’efficacité de la thérapie par cellules CAR-T dans l’AML reste relativement limitée, l’un des principaux facteurs limitants étant l’épuisement des cellules CAR-T. L’épuisement des cellules CAR-T est considéré comme un facteur majeur affectant leur efficacité, et la manière de réduire cet épuisement, de maintenir la fonction effectrice et la persistance des cellules CAR-T pour obtenir une efficacité clinique durable est un défi central.

Les cellules T jouent un rôle protecteur dans l’organisme, chargées d’éliminer les antigènes reconnus. Cependant, dans certaines circonstances, la fonction des cellules T peut être supprimée par l’épuisement des cellules T. L’épuisement des cellules T peut être causé par divers facteurs, notamment une exposition persistante aux antigènes, le microenvironnement entourant les cellules T et la présence de cellules immunosuppressives. Les cellules T épuisées présentent une expression accrue des récepteurs inhibiteurs (tels que PD-1, TIM-3, LAG-3 et CTLA4), une dysrégulation métabolique, une altération fonctionnelle et des changements dans les gènes des facteurs de transcription clés. L’épuisement des cellules CAR-T est également considéré comme étant entraîné par une stimulation antigénique tumorale persistante et un microenvironnement tumoral immunosuppresseur, entraînant des changements transcriptionnels et épigénétiques. L’épuisement des cellules CAR-T affecte non seulement leur fonction, mais est également lié au pronostic des patients.

L’épuisement des cellules T est un processus progressif en plusieurs étapes, présentant une hétérogénéité significative. Les cellules T épuisées à différents stades présentent des caractéristiques épigénétiques et transcriptionnelles distinctes. Les études montrent que les cellules T épuisées peuvent être divisées en plusieurs étapes distinctes : épuisement des cellules progénitrices, épuisement intermédiaire, épuisement terminal et épuisement prolifératif. Les cellules T épuisées progénitrices présentent des niveaux d’expression plus élevés des gènes caractéristiques des cellules T naïves et mémoire, sont facilement reprogrammables et peuvent continuer à proliférer même après un blocage de PD-1/PD-L1. En revanche, les cellules T épuisées terminales présentent des niveaux d’expression plus élevés des récepteurs inhibiteurs, ne peuvent pas être reprogrammées et perdent leur capacité de prolifération après un blocage de PD-1/PD-L1.

La famille des protéines BET (y compris BRD2, BRD3, BRD4 et BRDT) joue un rôle important dans le maintien de l’homéostasie cellulaire. Parmi elles, BRD4 est le membre le plus étudié. De plus en plus d’études montrent que la dysfonction des protéines BET, en particulier BRD4, entraîne des mutations génétiques et une prolifération cellulaire anormale, conduisant à la prolifération maligne et à la carcinogenèse. Ces dernières années, les médicaments antitumoraux ciblant les protéines BET ont montré des effets significatifs dans les études précliniques et les essais cliniques. JQ1, un inhibiteur synthétique de première génération des BET, a montré une activité antitumorale significative dans un modèle murin et un potentiel de transformation clinique dans les premiers essais cliniques contre les tumeurs hématologiques. Outre leurs effets inhibiteurs directs sur les cellules tumorales, des recherches récentes ont montré que les inhibiteurs des BET peuvent également inhiber la progression des tumeurs malignes en améliorant la réponse immunitaire antitumorale. JQ1 peut maintenir les propriétés des cellules T mémoire centrales (TCM) et améliorer la persistance fonctionnelle des cellules CD8+ T en inhibant directement BATF (un facteur de régulation lié à la différenciation phénotypique des cellules mémoire effectrices dans les cellules CD8+ T).

Source de l’article

Cet article a été co-écrit par Songnan Sui, Mengjun Zhong et d’autres auteurs, publié en 2024 dans la revue Biomarker Research. Les auteurs sont affiliés au premier hôpital affilié de l’université Jinan, à l’institut d’hématologie de l’école de médecine de l’université Jinan, entre autres institutions. L’article explore, grâce à la technologie de séquençage d’ARN monocellulaire (scRNA-seq), les mécanismes par lesquels l’inhibiteur de BRD4, JQ1, réduit l’épuisement des cellules CAR-T.

Processus de recherche

1. Construction du modèle d’épuisement des cellules CAR-T :
   Les chercheurs ont d’abord construit un modèle d’épuisement des cellules CAR-T. Les étapes spécifiques consistaient à co-cultiver des cellules CAR-T CD123 avec des cellules MV411 exprimant fortement CD123 pendant 72 heures, puis à détecter par cytométrie en flux l’expression des récepteurs inhibiteurs (tels que PD-1, TIM-3 et LAG3) à la surface des cellules CAR-T, confirmant ainsi leur état d’épuisement. Les cellules CAR-T épuisées ont ensuite été divisées en deux groupes, traités respectivement avec du DMSO (groupe témoin) et 0,2 µM de JQ1 pendant 72 heures. Les cellules CAR-T traitées ont ensuite été triées par cytométrie en flux, et les cellules CAR-T GFP+ ont été sélectionnées pour le séquençage d’ARN monocellulaire (scRNA-seq) et le séquençage des récepteurs des cellules T monocellulaires (scTCR-seq).

2. Séquençage d’ARN monocellulaire et séquençage des récepteurs des cellules T :
   Les bibliothèques de scRNA-seq et de scTCR-seq ont été construites à l’aide du kit Chromium Single Cell 5’ de 10x Genomics, et le séquençage a été réalisé sur la plateforme Illumina NovaSeq 6000. Les données de séquençage ont été mappées au génome de référence humain GRCh38 à l’aide du pipeline CellRanger v6.1.2, générant des matrices d’expression gène par cellule. Les matrices d’expression ont ensuite été traitées avec Seurat v4.3.0 pour le contrôle de qualité, le filtrage et l’analyse de clustering.

3. Analyse des données :
   Les chercheurs ont utilisé Seurat v4.3.0 pour normaliser les données de scRNA-seq, réduire la dimensionnalité et effectuer l’analyse de clustering. Les effets de lot ont été atténués et les échantillons ont été fusionnés à l’aide du package Harmony v0.1.1. Les scores d’épuisement et de prolifération ont été calculés à partir des données de scRNA-seq en utilisant la fonction AddModuleScore dans Seurat v4.3.0. L’analyse d’enrichissement fonctionnel des ensembles de gènes a été réalisée avec le package ClusterProfiler v4.2.2, incluant les analyses d’enrichissement GO et KEGG. L’analyse des réseaux de régulation génique a été effectuée avec pySCENIC v0.12.1, construisant des réseaux de régulation génique (GRN) et évaluant l’activité de chaque régulon.

Résultats principaux

1. JQ1 réduit l’épuisement des cellules CAR-T :
   Par rapport au groupe témoin, la proportion de cellules CAR-T CD8+ épuisées et le score d’épuisement ont été significativement réduits dans les cellules CAR-T traitées avec JQ1. De plus, le traitement par JQ1 a entraîné une augmentation de la proportion de cellules CAR-T CD8+ naïves, mémoire et progénitrices épuisées, tandis que la proportion de cellules CAR-T CD8+ terminalement épuisées a diminué. Le traitement par JQ1 a également amélioré la capacité de prolifération, de différenciation et d’activation des cellules CAR-T.

2. JQ1 améliore la fonction des cellules CAR-T CD8+ naïves et mémoire :
   Dans les cellules CAR-T CD8+ naïves et mémoire traitées avec JQ1, l’expression des gènes associés à la prolifération, à l’activation et à la différenciation des cellules T a été significativement augmentée. L’analyse des réseaux de régulation transcriptionnelle a montré que dans les cellules CAR-T CD8+ naïves traitées avec JQ1, l’activité des facteurs de transcription tels que EGR1 et BCLAF1 a augmenté, tandis que l’activité des facteurs de transcription tels que POU2F2 et ZBTB38 a diminué.

3. JQ1 maintient l’état d’épuisement précoce des cellules CAR-T CD8+ :
   Le traitement par JQ1 a augmenté la proportion de cellules CAR-T CD8+ progénitrices épuisées et a empêché leur différenciation terminale. L’analyse d’enrichissement fonctionnel a montré que dans les cellules CAR-T CD8+ progénitrices épuisées traitées avec JQ1, l’expression des gènes associés à la différenciation, à l’activation et à la prolifération des cellules T a augmenté.

4. JQ1 réduit l’épuisement des cellules CAR-T en modulant l’activité de BATF et EGR1 :
   Dans les cellules CAR-T CD8+ naïves, mémoire et progénitrices épuisées traitées avec JQ1, l’activité et l’expression de BATF ont été réduites, tandis que l’activité et l’expression d’EGR1 ont augmenté. Les gènes régulés par ces facteurs de transcription sont associés à la prolifération, à l’activation et à la différenciation des cellules T.

Conclusion

Cette étude montre que l’inhibiteur de BRD4, JQ1, peut réduire l’épuisement des cellules CAR-T et empêcher leur différenciation terminale en régulant à la baisse l’activité et l’expression de BATF et en régulant à la hausse l’activité et l’expression d’EGR1. Cela offre une nouvelle stratégie pour améliorer l’efficacité de la thérapie par cellules CAR-T.

Points forts de la recherche

1. Découverte importante : JQ1, en modulant l’activité de BATF et EGR1, réduit significativement l’épuisement des cellules CAR-T et améliore leur fonction.
2. Innovation méthodologique : L’étude utilise pour la première fois la technologie de séquençage d’ARN monocellulaire pour analyser en détail les mécanismes de régulation de l’épuisement des cellules CAR-T par JQ1.
3. Valeur applicative : Cette recherche offre de nouvelles perspectives pour l’application de la thérapie par cellules CAR-T dans le traitement des tumeurs hématologiques telles que l’AML, avec une signification clinique importante.

Autres informations utiles

L’étude a également révélé que chez les patients atteints d’AML, une expression élevée d’EGR1 et de ses gènes cibles est associée à un meilleur pronostic, tandis qu’une faible expression de BATF et de ses gènes cibles est également liée à un meilleur pronostic. Ces résultats soutiennent davantage le mécanisme par lequel JQ1 améliore la fonction des cellules CAR-T en modulant BATF et EGR1.