GABA promotes resistance to immunotherapy in patients with TLS-positive tumors

Les structures lymphoïdes tertiaires (TLS), agrégats immunitaires organisés au sein du microenvironnement tumoral (TME), jouent un rôle crucial dans les réponses immunitaires locales anti-tumorales médiées par les lymphocytes T et B. Leur détection en pratique clinique courante est très prometteuse, en raison de leur association à de meilleurs taux de réponse aux inhibiteurs de points de contrôle immunitaires (ICI) et à un pronostic favorable dans divers cancers. Néanmoins, une proportion significative de patients dont les tumeurs présentent des TLS ne répond pas aux ICI, suggérant l'existence de mécanismes de résistance altérant la réponse anti-tumorale dans ces tumeurs. Pour répondre à cette question, nous avons réalisé du bulk RNA-seq, de la transcriptomique spatiale (Visium, 10X Genomics), de la métabolomique spatiale (DESI-MRM) et de l'immunofluorescence multiplexée (COMET, Lunaphore) sur des tumeurs TLS-positives de patients atteints de carcinome rénal à cellules claires métastatique (ccRCC) et de sarcome des tissus mous métastatique (STS) traités par ICI. Des analyses complémentaires ont été réalisées sur des données publiques de single-cell RNA-seq et de métabolomique spatiale pour affiner la caractérisation du microenvironnement tumoral. Enfin, des cultures de lymphocytes B humains in vitro et deux modèles murins ont été utilisés pour valider fonctionnellement les résultats obtenus. L'analyse transcriptomique comparative entre les tumeurs mccRCC TLS-positives de patients répondeurs et non-répondeurs a mis en évidence le transport de l'acide γ-aminobutyrique (GABA) (p = 0,00034) comme signature régulée à la hausse chez les patients non-répondeurs (RECIST version 1.1). L'analyse différentielle de l'expression génique a permis de définir des signatures associées au GABA, significativement corrélées à la non-réponse aux ICI et à une survie plus courte, chez les patients atteints de ccRCC et de STS (4 cohortes indépendantes, n=652 patients au total). La transcriptomique single-cell et spatiale a révélé que le GABA était principalement produit par une sous-population de cellules tumorales de ccRCC, présentant un profil proche des cellules du tubule proximal rénal et localisées à proximité immédiate des TLS chez les patients non-répondeurs (p = 0,014). Ces TLS présentaient une expression réduite des gènes impliqués dans la présentation de l'antigène, une augmentation des gènes codant pour les IgA et une diminution des gènes des IgG, suggérant une activation immunitaire dysfonctionnelle. Ce résultat est corroboré par une diminution de l'infiltration et de l'activation immunitaire dans les tumeurs exprimant fortement la signature GABA, observée en bulk RNAseq et en immunofluorescence multiplexée. De plus, l'activation in vitro de lymphocytes B pour générer des plasmablastes et plasmocytes a montré que l'exposition au GABA inhibait leur prolifération et la sécrétion d'immunoglobulines. Compte tenu de l'association entre le GABA et la résistance aux ICI dans les tumeurs TLS-positives, un inhibiteur de la synthèse du GABA, l'acide 3-mercaptopropionique, injecté dans deux modèles murins de STS, a significativement favorisé l'infiltration en lymphocytes B et T et modulé l'activité du cycle de Krebs dans la tumeur. Ce traitement a également permis d'améliorer le contrôle tumoral par rapport à une thérapie par anti-PD1 seule (p = 0,029). Les travaux menés au cours de cette thèse identifient le GABA comme un modulateur clé de la résistance aux ICI dans les tumeurs TLS-positives, ouvrant la voie à de nouvelles stratégies de stratification des patients et au développement de thérapies visant à sensibiliser les tumeurs pour améliorer l'efficacité de l'immunothérapie.