L’activation de l’intégrine CD11b conduit l’immunité innée antitumorale

L’intégrine CD11b régule la polarisation des macrophages

Nous avons précédemment rapporté que le récepteur VCAM intégrine α4β1 favorise le recrutement des cellules myéloïdes de la moelle osseuse vers le microenvironnement tumoral, stimulant ainsi la suppression immunitaire, l’angiogenèse et la progression tumorale2,13,14,15. Contrairement à son rôle dans la régulation du recrutement des cellules myéloïdes vers les tissus lors d’une inflammation aiguë16,17,18, nous avons constaté que CD11b (αMβ2), un récepteur intégrine des cellules myéloïdes pour ICAM-1 et le fibrinogène, n’affecte pas le recrutement des cellules myéloïdes vers les tumeurs, car la délétion globale de CD11b chez les souris Itgam-/- n’a aucun effet sur le nombre de cellules myéloïdes en circulation ou sur le nombre de cellules recrutées vers les tumeurs (Figure supplémentaire 1 ; Figure supplémentaire 2a-d). De façon surprenante, cependant, nous avons découvert que l’intégrine CD11b joue un rôle essentiel dans la régulation de la polarisation des macrophages. Les macrophages Itgam-/- ont présenté une expression accrue des gènes et des protéines immunosuppresseurs et une expression fortement réduite des gènes et des protéines pro-inflammatoires par rapport aux macrophages WT, qu’ils aient été stimulés dans des conditions basales, par l’IL-4 ou par l’IFNγ/LPS (figure 1a, figure supplémentaire 2e-f). Pour déterminer si CD11b régule également la polarisation des macrophages in vivo, nous avons isolé et caractérisé des TAMs F4/80 + provenant de tumeurs LLC cultivées chez des souris Itgam-/- et WT. Nous avons constaté que les TAMs Itgam-/- exprimaient également des niveaux significativement plus élevés d’ARNm associés à la suppression immunitaire et à l’angiogenèse, tels que Arg1, Tgfb, Il10, Il6, et Pdgfb, et une expression significativement plus faible des gènes associés à la stimulation immunitaire, tels que Ifng, Nos2, et Tnfa que les TAMs WT (Fig. 1b, figure supplémentaire 2g).

Fig. 1

La ligature du CD11b favorise la signalisation pro-inflammatoire des macrophages. a-f Expression relative de l’ARNm des cytokines pro- et anti-inflammatoires dans a macrophages dérivés de la moelle osseuse (BMDM) de souris WT (barres blanches) ou Itgam-/- (barres cyan) (n = 2-8) ; b des macrophages associés aux tumeurs (TAM) provenant de souris WT (barres blanches) et Itgam-/- (barres cyan) portant des tumeurs de carcinome pulmonaire LLC (n = 2-4) ; c des macrophages transfectés par Itgam-/- et Itgam ou un siRNA non silencieux (n = 2-4) ; encart : niveaux d’expression de CD11b à la surface des cellules dans les macrophages transfectés ; d macrophages WT en présence d’anticorps non spécifiques (IgG) ou anti-CD11b (n = 3), e macrophages murins adhérant à des plaques recouvertes d’ICAM-1, VCAM-1 ou BSA (Susp) (n = 3) et f macrophages humains adhérant à des plaques recouvertes d’ICAM-1 ou BSA (Susp) (n = 3). g Immunoblotting de phosphoSer536 et p65 NFκB RelA total dans les macrophages WT et Itgam-/- stimulés avec IFNγ + LPS ; le graphique représente la quantification de l’expression relative de pSer536 dans les BMDM WT (barres blanches) et Itgam-/- (barres bleues). h, i Croissance de la tumeur LLC chez les souris WT et Itgam-/- transférées par adoption avec h des macrophages WT ou Itgam-/- dérivés de la moelle osseuse et i des tumeurs. j Expression relative de l’ARNm des cytokines dans les tumeurs LLC entières des souris WT (barres blanches) et Itgam-/- (barres cyan) (n = 3). k Poids des tumeurs LLC du poumon (n = 17), du mélanome B16 (n = 9) et de la tumeur mammaire autochtone PyMT (n = 10-14) chez les souris WT (points noirs) et Itgam-/- (points cyan). l Poids et volume des tumeurs LLC cultivées chez les souris WT (points noirs) par rapport aux souris knockin Itgam I332G (points cyan) (n = 6-7). Les barres d’erreur indiquent la sem. « p < 0,05 indique la signification statistique déterminée par le test t de Student pour a-g et j. et par Anova avec test post-hoc de Tukey pour h, i, k, l. Les données sources sont fournies dans le fichier Source Data

Important, l’élimination transitoire de CD11b par siRNA dans les macrophages cultivés in vitro a augmenté l’expression des gènes immunosuppresseurs et diminué l’expression des gènes immunostimulants, effets comparables à la délétion de CD11b (Fig. 1c), ce qui indique que même une perte transitoire de CD11b contrôle l’expression des gènes immunosuppresseurs des macrophages. Pour déterminer si l’expression ou la fonction de CD11b contrôle l’expression génique des macrophages, nous avons examiné l’effet des anticorps inhibiteurs de CD11b sur l’expression de l’ARNm des macrophages. Le blocage de l’adhésion des macrophages murins médiée par CD11b à des substrats recouverts d’ICAM-1 par des anticorps neutralisants anti-CD11b a également induit l’expression de l’ARNm immunosuppressif dans les macrophages (Fig. 1d). De même, l’adhésion des macrophages au substrat VCAM-1 de l’intégrine α4β1 ou la perte d’attachement par culture en suspension ont favorisé la transcription immunosuppressive murine et humaine, tandis que l’attachement à des surfaces revêtues d’ICAM-1 a favorisé la transcription immunostimulante (Fig. 1e, f, figure supplémentaire 1h), ce qui indique que la ligature de CD11b contrôle la transcription immunostimulante des macrophages.

La perte d’expression des cytokines pro-inflammatoires dans les macrophages Itgam-/- suggère que CD11b pourrait réguler l’activation des facteurs de transcription pro-inflammatoires, tels que NFκB. Nous avons constaté que les macrophages Itgam-/- présentaient une phosphorylation réduite de la sérine 536 de NFκB (une indication d’une activation réduite19) en réponse à la stimulation par le LPS par rapport aux macrophages WT, ce qui suggère que CD11b joue un rôle dans l’activation de NFκB (Fig. 1g). Comme d’autres études ont impliqué CD11b dans la promotion des réponses pro-inflammatoires des monocytes et des cellules dendritiques par des interactions directes du LPS avec les domaines extracellulaires de l’intégrine bêta220,21, nos résultats indiquent que l’activation et la signalisation de CD11b jouent des rôles clés dans la régulation de la polarisation des macrophages in vitro et in vivo.

Le CD11b des macrophages régule la croissance tumorale

Nos données indiquent que les macrophages dérivés de la moelle osseuse et associés à une tumeur Itgam-/- présentent des profils transcriptionnels plus immunosuppresseurs que les macrophages WT. Pour déterminer si cette différence affecte la croissance tumorale, nous avons transféré par adoption des macrophages dérivés de la moelle osseuse ou associés à des tumeurs WT ou Itgam-/- avec des cellules tumorales dans des souris réceptrices WT ou Itgam-/-. Nous avons précédemment démontré que le transfert adoptif de BMDM ou de TAMs immunosuppresseurs peut stimuler la croissance tumorale9,10. Il est remarquable que les macrophages Itgam-/- dérivés de la moelle osseuse (Fig. 1h) ainsi que les macrophages Itgam-/- dérivés de la tumeur (Fig. 1i) ont fortement stimulé la croissance tumorale par rapport aux macrophages WT chez les souris WT et Itgam-/-. Comme les macrophages Itgam-/- présentent un profil transcriptionnel immunosuppressif (Fig. 1b) et que les tumeurs dérivées de souris Itgam-/- présentent un profil transcriptionnel immunosuppressif global (Fig. 1j), ces données suggèrent que l’expression ou l’activation de CD11b pourrait avoir un impact sur la croissance tumorale globale. En effet, nous avons constaté que les tumeurs sous-cutanées (LLC), orthotopiques (mélanome) et autochtones (PyMT) se développaient de manière plus agressive chez les souris Itgam-/- que chez les souris WT (Fig. 1k). Comme les souris Itgam-/- présentaient beaucoup plus de Tregs CD4 + Foxp3 + et moins de cellules T CD8+ dans les tumeurs que les souris WT (figure supplémentaire 3a-b), nos études permettent de conclure que CD11b joue un rôle clé dans la régulation de la réponse immunitaire globale dans les tumeurs.

Des études antérieures ont montré que l’isoleucine 332 dans la molécule CD11b sert de commutateur allostérique contrôlant l’activation et la forme du récepteur d’adhésion22. Pour déterminer si l’activation de CD11b contrôle le développement tumoral, nous avons généré une souche de souris knockin CD11b activée de manière constitutive (C57BL/6 ITGAMI332G en introduisant une mutation ponctuelle I332G dans le gène Itgam murin. Les souris knockin I332G expriment des niveaux normaux de CD11b de surface cellulaire sur les monocytes et les granulocytes et présentent des niveaux normaux de toutes les cellules sanguines (figure supplémentaire 3c-d). Des tests d’adhésion in vitro avec des macrophages dérivés de la moelle osseuse de ces souris ont montré que les cellules I332G expriment un CD11b constitutivement actif (figure supplémentaire 3e). Il est important de noter que les souris knockin I332G Itgam ont présenté une croissance tumorale LLC significativement réduite (Fig. 1k). Ainsi, alors que la délétion de CD11b stimule la polarisation anti-inflammatoire des macrophages, inhibe le recrutement des cellules T CD8+ et favorise la croissance tumorale, l’activation de CD11b inhibe puissamment la croissance tumorale. Ces études indiquent que le CD11b des macrophages joue un rôle fonctionnel critique dans le contrôle de la croissance tumorale.

Les signaux immunosuppresseurs inhibent l’expression du CD11b

Pour déterminer si les signaux associés au microenvironnement tumoral peuvent altérer l’expression du CD11b et affecter ensuite la polarisation des cellules myéloïdes, nous avons évalué l’effet des milieux macrophagiques (mCSF-, IL-4- et IFNγ/LPS) sur l’expression du CD11b à la surface des cellules dans les macrophages dérivés de la moelle osseuse. Alors que la cytokine immunosuppressive IL-4 a réduit l’expression de CD11b, les stimuli pro-inflammatoires IFNγ/LPS ont augmenté l’expression de CD11b en surface par rapport aux niveaux exprimés sur les macrophages stimulés par le mCSF (Figure supplémentaire 4a-b). En outre, le facteur immunosuppresseur TGFβ, mais pas l’IL-10, a inhibé l’expression de surface de CD11b (figure supplémentaire 4c) ; le TGFβ, l’IL-4 et le milieu conditionné par les cellules tumorales (MCT) ont également supprimé l’expression de l’ARNm de Cd11b (figure supplémentaire 4d). Il est important de noter que le TGFβ et le MCT ont réduit l’expression de CD11b à la surface des cellules et stimulé la transcription immunosuppressive tout en inhibant la transcription immunostimulante d’une manière qui a été inversée par l’inhibiteur de TGFβR1 SB525334 (figure supplémentaire 4e-g). Ces données indiquent que les cytokines telles que le TGFβ dans le microenvironnement tumoral suppriment l’expression ou l’activation de CD11b, favorisant ainsi la polarisation des macrophages immunosuppresseurs.

Le CD11b des macrophages régule la stabilité des vaisseaux sanguins

Les macrophages contrôlent non seulement les réponses immunitaires mais aussi l’angiogenèse et la desmoplasie, en exprimant des cytokines telles que le VEGF-A et le PDGF-BB, des facteurs de croissance qui régulent respectivement les cellules endothéliales et les muscles lisses/péricytes vasculaires pendant l’angiogenèse2. Les vaisseaux sanguins des tumeurs sont souvent constitués d’une seule couche endothéliale dépourvue de péricytes ou de cellules musculaires lisses de soutien ; ces vaisseaux sanguins sont plus nombreux dans les tumeurs que dans les tissus normaux, mais ils sont formés de manière aberrante et mal irrigués. En revanche, dans les tumeurs présentant un rapport PDGF/VEGF élevé, les vaisseaux sanguins sont tapissés de péricytes, des cellules mésenchymateuses qui stabilisent les vaisseaux et favorisent une meilleure perfusion de la tumeur23,24,25,26,27. Ces tumeurs se développent plus rapidement que les tumeurs dont le rapport PDGF/VEGF est plus faible, mais elles répondent également mieux à la chimiothérapie et à l’immunothérapie grâce à une meilleure perfusion tumorale24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36. Comme les macrophages Itgam-/- présentaient une expression génétique élevée du PDGF et faible du VEGF (Fig. 1a, b), nous avons examiné les modèles de développement des vaisseaux sanguins dans les tumeurs Itgam-/- et WT. Une évaluation du schéma vasculaire dans les tumeurs LLC et PyMT des souris WT et Itgam-/- a montré que les tumeurs Itgam-/- présentaient des vaisseaux sanguins moins nombreux et plus longs avec des lumières plus larges et moins de points de ramification/champ que les tumeurs WT (Fig. 2a, b ; Figure supplémentaire 5a). Les tumeurs Itgam-/- présentaient davantage de vaisseaux sanguins tapissés de péricytes/cellules musculaires lisses Desmin+, NG2+ ou SMA+ que les tumeurs WT (Fig. 2a-c ; Figure supplémentaire 5b). En conséquence, ces vaisseaux étaient moins perméables chez les souris Itgam-/- que chez les souris WT, car moins de FITC-dextran intravasculaire s’est écoulé dans le parenchyme tumoral (Fig. 2a-d). Ces données indiquent que l’intégrine CD11b joue un rôle dans le contrôle de la maturation des vaisseaux sanguins. Nous avons constaté que l’expression génétique du PDGF-BB, mais pas celle du VEGF-A, était fortement augmentée dans les tumeurs (Fig. 2e ; Figure supplémentaire 5c). Il est important de noter que l’expression de la protéine PDGF-BB était également élevée dans les tumeurs Itgam-/- et les macrophages dérivés des tumeurs par rapport aux tumeurs WT (Fig. 2f). Ensemble, ces données suggèrent que le CD11b des macrophages contrôle la vascularisation des tumeurs par l’expression constitutive de niveaux élevés de PDGF.

A l’appui de ces observations sur le rôle du CD11b dans la néovascularisation, nous avons constaté que les souris Itgam-/- présentaient un plexus vasculaire rétinien bien développé (Fig. 2g, Isolectine B+, vert) à la naissance (P1) par rapport aux souris WT, qui présentent une vascularisation rétinienne non développée qui s’étend progressivement du jour postnatal 1 (P1) à P9. Le plexus vasculaire superficiel était plus développé chez les souris Itgam-/- du jour postnatal P1 au jour postnatal P9 que chez les nouveau-nés WT (Fig. 2g). Ces résultats indiquent que les macrophages et le CD11b jouent des rôles clés dans le contrôle de l’organisation vasculaire normale.

Pour étudier si le PDGF-BB élevé est responsable de la maturation vasculaire et de la croissance tumorale accrues chez les souris Itgam-/-, nous avons traité des souris WT et Itgam-/- portant des tumeurs LLC avec de l’imatinib, un inhibiteur du récepteur PDGF-BB PDGFR1. Le traitement à l’imatinib a supprimé la croissance tumorale accrue observée chez les souris Itgam-/- (Fig. 2h, i). Il a également augmenté la densité vasculaire et supprimé la normalisation vasculaire chez les souris Itgam-/- (Fig. 2h, i). Ensemble, ces résultats soutiennent le concept selon lequel l’intégrine CD11b module le développement vasculaire par le contrôle de l’expression du PDGF-BB.

CD11b régule l’expression de Let7a et de c-Myc

CD11b peut contrôler la polarisation anti-inflammatoire des macrophages par l’activation de facteurs de transcription tels que Stat3, qui peut favoriser l’expression de facteurs immunosuppresseurs et pro-angiogéniques tels que l’Arginase 1, Myc et le VEGF37,38,39. Les macrophages Itgam-/- présentent une phosphorylation constitutive de Stat3 (Fig. 3a, encadré) ; les niveaux élevés d’expression de facteurs immunosuppresseurs dans les macrophages Itgam-/- ont été ramenés aux niveaux des macrophages WT par un traitement avec l’inhibiteur de Stat3 5,15-DPP (Fig. 3a). Cependant, de manière surprenante, l’inhibition de Stat3 n’a pas affecté les niveaux élevés d’expression de l’IL6 observés dans les macrophages Itgam-/- (Fig. 3a). Il est important de noter que l’IL-6 peut activer directement Stat338. Nous avons constaté que l’IL-6 favorisait le même schéma de polarisation immunosuppressive dans les cellules myéloïdes et les macrophages murins et humains que celui observé dans les macrophages Itgam-/- (Fig. 3b). Ces résultats suggèrent que l’IL6 autocrine peut entraîner la polarisation immunosuppressive constitutive observée dans les macrophages Itgam-/-. À l’appui de ce concept, le knockdown de l’IL6 a diminué l’expression de la Pdgfb constitutive dans les macrophages Itgam-/- (Fig. 3c). Les TAM étant une source majeure d’expression de Il6 dans les tumeurs15, ces résultats suggèrent que CD11b sert de frein naturel à la suppression immunitaire en partie par le contrôle de la transcription de Il6 par les cellules myéloïdes.

Fig. 3

CD11b favorise la stimulation immunitaire médiée par miR-Let7a. a Expression relative de l’ARNm des facteurs pro-inflammatoires et anti-inflammatoires dans les macrophages WT (barres blanches) et Itgam-/- (barres bleues) incubés avec et sans l’inhibiteur Stat3 5,15 DPP ; en médaillon, phosphorylation de Stat3 dans les macrophages WT et Itgam-/- (n = 2-3). b Expression relative de l’ARNm des facteurs pro-inflammatoires et anti-inflammatoires dans les macrophages dérivés de la moelle osseuse humaine (barres blanches) et murine (barres cyan) stimulés par l’IL6 et dans les cellules myéloïdes totales dérivées de la moelle osseuse murine (barres bleues) (n = 3) ; p < 0,05 à l’exception de : mBMM (Ifng, Il12b) ; mCD11b+ (Arg1, Pdgfb, Il12b et Il1b) ; hBMM (Arg1, Ifng, Il1b). c Expression relative des ARNm de Il6 et de Pdgfb dans les cellules WT et Itgam-/- transduites avec un siRNA non silencieux (barres blanches ou Il6 (barres bleues) (n = 3). d Expression relative de Let7a dans des macrophages murins transduits avec des siRNA non silencieux (barres blanches) ou Itgam (barres bleues), des macrophages incubés avec des IgG de contrôle (barres blanches) ou des anticorps anti-CD11b neutralisants (barres bleues), et des macrophages WT (barres blanches) ou Itgam-/- (barres bleues) (n = 3). e Évolution temporelle de l’expression de Let7a (à gauche) et de Il6 (à droite) dans les cellules CD11b+ murines WT ensemencées sur ICAM-1 (ligne continue bleue) ou maintenues en suspension (ligne pointillée noire) (n = 3). f Expression relative des miARN Let7a et Il6 dans les macrophages humains adhérant à ICAM-1 (bleu) ou maintenus en suspension (blanc) (n = 3). g Expression relative de l’ARNm des facteurs inflammatoires dans les BMM WT et Itgam-/- transduits avec le contrôle (barres blanches), le pré-miRNA Let7a (barres cyan) ou l’anti-miRNA Let7a (barres bleues) (n = 3). h Expression relative de Pdgfb et Vegfa dans les BMM WT transduits avec le contrôle (barres blanches) ou l’anti-miRNA Let7a (barres bleues) (n = 3). i Évolution de l’expression de c-Myc dans les macrophages WT (lignes noires) ou Itgam-/- (lignes bleues) stimulés par IL-4 ou IFNγ + LPS (n = 3). j Évolution dans le temps de l’expression de c-Myc et de la phosphorylation de pSer62myc dans les macrophages WT et Itgam-/-. k Expression relative des ARNm des miARN Let7a (barres blanches), Let7d (barres bleues) et Let7f (barres cyan) dans les macrophages WT et Itgam-/- traités par l’inhibiteur de c-myc basal, IL-4 ou IL-4+ (n = 3). l Expression relative de l’ARNm de Il6, Arg1, et Pdgfb dans les macrophages WT (barres blanches) et Itgam-/- (barres bleues) stimulés par IL-4 et traités avec (barres bleues) ou sans (barres blanches) l’inhibiteur c-Myc 10058-F4. Les barres d’erreur indiquent la semence. « n » indique les réplicats biologiques. *p < 0,05 indique la signification statistique déterminée par le test t de Student pour a, d-f, et Anova avec test post-hoc de Tukey pour b, g, k. Les données sources sont fournies dans un fichier de données sources

La famille Let7 de microARN peut contrôler l’expression de Il6 dans les cellules tumorales et inflammatoires40,41. Les microARN sont des ARN non codants qui modulent l’expression des gènes au niveau post-transcriptionnel en interférant avec la traduction ou la stabilité de l’ARN et peuvent avoir un impact considérable sur la suppression immunitaire des tumeurs et l’angiogenèse42,43. Nous avons constaté que l’expression du miRNA Let7a était inversement proportionnelle à l’expression de Il6 dans les macrophages murins et humains (figure supplémentaire 6a-b). Nous avons donc demandé si la perte de l’expression de CD11b dans les macrophages affectait l’expression de Let7a. L’expression de Let7a a été supprimée dans les macrophages Itgam-/- et transduits par un siRNA d’Itgam et en présence d’anticorps CD11b neutralisants (figure 3d ; figure supplémentaire 6c) d’une manière indépendante de Lin28, une protéine de liaison à l’ARN qui clive et inactive Let7, car les niveaux de Lin28 n’étaient pas affectés par l’expression ou l’activation de CD11b (figure supplémentaire 6b, d-e). La ligature de CD11b par ICAM-1 a favorisé l’expression de Let7a en fonction du temps, tout en inhibant l’expression de Il6 ; inversement, la suppression de l’adhésion a inhibé l’expression de Let7a et favorisé l’expression de Il6 dans les macrophages murins et humains (Fig. 3e, f). Il est important de noter que l’expression ectopique du miARN Let7a (pré-miARN) a inhibé l’expression des gènes immunosuppresseurs et stimulé l’expression des gènes pro-inflammatoires dans les macrophages Itgam-/-, tandis que l’anti-miARN Let7a a stimulé l’expression des gènes immunosuppresseurs et inhibé l’expression des gènes immunostimulants dans les macrophages WT (Fig. 3g). Comme pour l’ablation de CD11b (Fig. 1a), l’anti-miRNA Let7a a stimulé l’expression de Pdgfb mais n’a eu aucun effet sur l’expression de Vegfa (Fig. 3h). Ensemble, ces résultats indiquent que l’activation de CD11b favorise l’expression du miARN Let7a, qui à son tour inhibe l’expression des gènes des macrophages immunosuppresseurs médiée par IL6.

c-Myc, un facteur de transcription qui régule la polarisation des macrophages immunosuppresseurs, se lie au promoteur de Let7 et supprime sa transcription ; il est intéressant de noter que Let7 peut également supprimer l’expression de c-Myc44,45. Nous avons constaté que le gène c-Myc était régulé à la hausse dans les macrophages Itgam-/- par rapport aux macrophages WT (Fig. 3i). L’expression de la protéine c-Myc et la phosphorylation de la sérine 62, qui stabilise le facteur de transcription46, étaient également régulées à la hausse dans les macrophages Itgam-/- par rapport aux macrophages WT (Fig. 3j). Nous avons ensuite demandé si l’inhibition de la fonction de cMyc pouvait favoriser l’expression de Let7 et ainsi modifier la polarisation des macrophages. Il est important de noter que l’expression de Let7a, Let7d et Let7f était réduite dans les macrophages Itgam-/- ; cependant, l’inhibition pharmacologique de c-Myc a restauré l’expression de Let7 dans les macrophages Itgam-/- et a inversé l’expression accrue de gènes immunosuppresseurs présentée par les macrophages Itgam-/- (Fig. 3k, l). Ensemble, ces données indiquent que l’intégrine CD11b fonctionne pour supprimer l’expression de Myc et la polarisation des macrophages immunosuppresseurs d’une manière dépendante de Let7.

Parce que Let7a inhibe l’expression de Pdgfb médiée par les macrophages, nous avons étudié l’effet de l’expression de Let7a sur la néovascularisation in vitro et in vivo. Des cellules endothéliales et des cellules musculaires lisses vasculaires fixées à des billes de microcarrier ont été cultivées dans des gels de fibrine contenant des macrophages WT ou Itgam-/- transduits avec un miRNA de contrôle, un pré-miRNA Let7a, un anti-miRNA Let7a ou un siRNA Pdgfb-bb. Les macrophages Itgam-/- ont stimulé l’élongation des pousses qui a été inhibée par la transduction des macrophages avec le miRNA Let7a ou le siRNA Pdgfb (Fig. 4a, b ; Figure supplémentaire 6f). En revanche, l’expression de l’anti-miARN Let7a dans les macrophages WT mais pas dans les macrophages Itgam-/- a stimulé l’élongation des pousses (Fig. 4a, b ; Figure supplémentaire 6f). De plus, les macrophages transduits avec l’ARNm Let7a ont stimulé la formation de vaisseaux sanguins matures recouverts de péricytes dans du matrigel saturé de bFGF in vivo (Fig. 4c). Ensemble, ces études montrent que CD11b contrôle la néovascularisation par la régulation de Let7a et l’expression ultérieure de PDGF-BB.

Fig. 4

Le microARN macrophage let-7a est nécessaire pour la suppression de la croissance tumorale. a, b Des cellules endothéliales et des cellules musculaires lisses vasculaires fixées à des billes de microcarrier ont été cultivées dans des gels de fibrine contenant des BMM WT ou Itgam-/- transduites avec un miRNA de contrôle, un pré-miRNA Let7a, un anti-miRNA Let7a ou un siRNA Pdgf-bb. a Images b Histogrammes de la longueur des vaisseaux positifs CD31+ (mm) (n = 10). c Immunomarquage CD31 (vert) et SMA (rouge) de sections de bouchons de matrigel saturés de bFGF cultivés in vivo contenant des BMM transduites avec le miR témoin (barres noires) ou l’anti-miR Let7a (barres bleues) ; quantification du pourcentage de vaisseaux SMA+ par bouchon de matrigel (n = 25). d Schéma et graphique de la délivrance ciblée de l’anti-miR Let7a chez des animaux présentant des tumeurs LLC ; volumes tumoraux des animaux traités par l’anti-miRNA témoin (ligne noire) ou l’anti-miRNA Let-7a (ligne cyan) (n = 10). e Expression de Let7a dans les populations cellulaires triées à partir des cellules du sang périphérique et des tumeurs des animaux témoins (barres noires) et des animaux traités par l’anti-miRNA Let7 (barres cyan) de d (n = 3). f Expression relative de l’ARNm des facteurs inflammatoires dans les macrophages triés de d (n = 3). g Images représentatives de la colocalisation CD31/Desmin et de la localisation du FITC-Dextran dans les tumeurs traitées de d. h Quantification du pourcentage de colocalisation CD31/Desmin (n = 30) et de fuite de FITC-Dextran dans les tissus (n = 25). i Cellules CD4+ et CD8+/champ dans les tumeurs d’animaux témoins transduits avec l’anti-miR (barres noires) ou l’anti-miR-let7a (barres bleues) (n = 25) ; barres d’échelle, 40 µm. j Représentation schématique du traitement chimiothérapeutique en combinaison avec l’administration ciblée de l’anti-miR-let7a. k Volumes et poids des tumeurs LLC chez les animaux transduits avec l’anti-miR témoin (noir), l’anti-miR let-7a (bleu), l’anti-miR témoin/Gemcitabine (vert) et l’anti-miR let7a/Gemcitabine (rouge) (n = 10). La barre sur les micrographies indique 50 µm. Les barres d’erreur indiquent la sem. « n » indique les répliques biologiques. *p < 0.05 indique la signification statistique par le test t de Student pour c-i et par Anova avec test post-hoc de Tukey pour j Les données de source sont fournies en tant que fichier de données de source

La cellule myéloïde Let7a régule la progression tumorale

Pour tester le rôle de Let7a dans la régulation de la suppression immunitaire et de la néovascularisation tumorales, nous avons délivré l’anti-miR Let7a aux tumeurs dans des nanoparticules ciblées sur les cellules myéloïdes in vivo (Fig. 4d). Nous avons constaté que les nanoparticules ciblées par l’intégrine αvβ3 étaient spécifiquement absorbées par les cellules myéloïdes circulantes chez les animaux normaux et porteurs de tumeurs (figure supplémentaire 7a-h). L’administration de l’anti-miRNA Let7a a stimulé la croissance de la tumeur LLC, comparable à celle observée chez les souris Itgam-/- (Fig. 4d). Bien que Let7a soit exprimé dans les cellules immunitaires et non immunitaires des tumeurs, nous avons constaté que l’administration de l’anti-miRNA Let7a inhibait uniquement l’expression de Let7a dans les monocytes circulants et dans les macrophages associés à la tumeur, mais pas dans les autres cellules associées à la tumeur (Fig. 4e). Il est important de noter que l’anti-miRNA Let7a a stimulé l’expression des gènes immunosuppresseurs et pro-angiogéniques et a inhibé l’expression des gènes pro-inflammatoires dans les tumeurs par rapport aux témoins (Fig. 4f, Figure supplémentaire 8a). L’anti-miRNA Let7a a également stimulé la normalisation des vaisseaux sanguins dans les tumeurs transfectées, les vaisseaux étant plus longs, moins ramifiés, fortement recouverts de péricytes et moins perméables que les vaisseaux des tumeurs transfectées témoins (Fig. 4g, h). Il est important de noter que l’anti-Let7a a également supprimé le recrutement des cellules T CD8+ dans les tumeurs et augmenté le recrutement des cellules T CD4+ dans les tumeurs (Fig. 4i). Ensemble, ces résultats indiquent que CD11b limite la suppression immunitaire et la maturation vasculaire par sa régulation du miARN Let7a. Des études antérieures ont montré qu’une normalisation vasculaire accrue dans les tumeurs peut améliorer la perfusion tumorale et favoriser la réactivité au traitement23,24,25,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36. Pour déterminer si la normalisation vasculaire induite par l’anti-miARN Let7a pourrait améliorer l’efficacité de la chimiothérapie en augmentant la perfusion tumorale, nous avons traité des souris porteuses de tumeurs LLC avec une livraison ciblée de l’anti-miARN Let7a ou du miARN de contrôle en combinaison avec la chimiothérapie (gemcitabine) (Fig. 4j). Alors que l’anti-miARN Let7a a favorisé la croissance de la tumeur LLC, l’anti-miARN Let7a combiné à la gemcitabine a considérablement réduit la croissance tumorale, ce qui est cohérent avec la notion que l’inhibition de Let7a augmente l’accessibilité de la tumeur à la chimiothérapie (Fig. 4k). Conformément à ces résultats, nous avons constaté que le traitement à la gemcitabine des souris Itgam-/- supprimait la croissance tumorale plus profondément que le traitement à la gemcitabine des souris WT (figure supplémentaire 8b). Comme les souris Itgam-/- présentaient une meilleure perfusion (moins de fuites vasculaires) que les souris WT (figure supplémentaire 8c), ces études indiquent que CD11b, par ses effets sur le miARN Let7a, joue un rôle essentiel dans la régulation des réponses immunitaires et vasculaires des tumeurs.

L’agoniste CD11b LA1 inhibe la croissance tumorale

Nos résultats ont suggéré que l’activation pharmacologique ciblée de CD11b in vivo pourrait repolariser les macrophages associés à la tumeur, avec une inhibition ultérieure de la suppression immunitaire de la tumeur et de la croissance tumorale. Nous avons donc étudié les effets d’une petite molécule agoniste de CD11b, la leucadhérine 1 (LA1)47,48 (Fig. 5a) sur la polarisation des macrophages et la croissance tumorale. LA1 a stimulé l’adhésion des cellules myéloïdes aux substrats recouverts d’ICAM-1 d’une manière qui a été inhibée par les anticorps neutralisants anti-CD11b (Fig. 5b). LA1 a stimulé l’expression des gènes de la réponse immunitaire des macrophages, illustrée par des augmentations de l’expression des ARNm Il1b, Tnfa, Il12, Nos2 et Ifng (figure supplémentaire 9a). Comme le LA1 a stimulé l’expression de Let7a et inhibé l’expression de Pdgfb et Il6 (figure 5c), ces résultats suggèrent que le LA1 pourrait stimuler des réponses immunitaires pro-inflammatoires susceptibles d’inhiber la croissance tumorale in vivo. Pour évaluer les effets de LA1 sur les macrophages associés aux tumeurs in vivo, des macrophages associés aux tumeurs ont été isolés10, traités avec LA1 avant et co-implantés avec des cellules tumorales LLC. Les macrophages traités par LA1 ont complètement inhibé la croissance de la tumeur (Fig. 5d, e) même si LA1 n’a eu aucun effet direct sur la viabilité des cellules LLC ou des macrophages (Fig. 5e, f). Bien que le LA1 n’ait pas eu d’effet sur la croissance des cellules de la tumeur mammaire CL66-Luc in vitro (Figure supplémentaire 9b), le LA1 a puissamment réduit la croissance tumorale des tumeurs mammaires CL66-Luc implantées par voie syngénique et orthotopique, plus efficacement que le taxol (Fig. 5g). Le LA1 a également agi en synergie avec l’irradiation pour supprimer la croissance de la tumeur mammaire CL66-Luc (Fig. 5h) et a supprimé la croissance des xénogreffes mammaires orthotopiques humaines MDA-MB-231 (Fig. 5i). Fait important, LA1 a inhibé la croissance des tumeurs pulmonaires murines LLC chez les souris WT mais pas chez les souris Itgam-/-, ce qui indique que LA1 agit par l’intermédiaire de l’intégrine CD11b pour supprimer la croissance des tumeurs (Fig. 5j, k).

Comme le traitement par LA1 a augmenté la présence de macrophages MHC-II +, typiquement considérés comme immunocompétents, et a diminué la présence de macrophages CD206 +, typiquement considérés comme immunosuppresseurs, dans les tumeurs LLC et CL66-Luc (figure supplémentaire 9c-d), nos études suggèrent que LA1 repolarise les macrophages associés aux tumeurs. En conséquence, nous avons constaté que le LA1 inhibait l’expression de S100A8 et de MMP9 dans les cellules CD11b+ des tumeurs LLC et inhibait également l’expression d’Arginase1, de S100A8 et de MMP9 dans les tumeurs CL66-Luc (figure supplémentaire 9e-f). Ces protéines étant des marqueurs des macrophages pro-tumoraux, ces études indiquent que le LA1 inhibe probablement la croissance tumorale en repolarisant les macrophages associés aux tumeurs. En effet, le traitement par LA1 a augmenté la présence de cellules T CD8 + dans les tumeurs LLC et CL66-Luc (Figure supplémentaire 10a-c). Nous avons également observé que le traitement par LA1 modifiait la néovascularisation des tumeurs en diminuant le nombre de vaisseaux sanguins SMA + (Fig. 5l). En améliorant le profil immunitaire pro-inflammatoire des tumeurs et en inhibant la normalisation vasculaire dans les tumeurs, la petite molécule agoniste CD11b LA1 a considérablement modifié la polarisation des macrophages, augmenté le recrutement des cellules T CD8+ vers les tumeurs et inhibé la progression tumorale dans des modèles murins de cancer murin et humain.

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