Characterization and reprogramming of anti-inflammatory macrophages by targeting Cathepsin B and non-canonically activated apoptotic caspases - applications in oncology

Les macrophages, acteurs majeurs de l'immunité innée, présentent une grande plasticité et se différencient par des origines, des localisations et des polarisations différentes selon leur environnement. In vivo, ils forment un continuum allant d'un profil pro- à un profil anti-inflammatoire. Ex vivo, on distingue trois phénotypes différents. Les macrophages M0 naïfs se polarisent en macrophages M1 pro-inflammatoires, impliqués dans les réponses anti-microbiennes et anti-tumorales, ou en macrophages M2 anti-inflammatoires, essentiels au maintien de l'homéostasie et à la réparation tissulaire. Certaines sous-populations M2, telles que les TAMs (Tumor-Associated Macrophages) et LAMs (Leukemia-Associated Macrophages), favorisent néanmoins l'initiation et la progression tumorale, l'immunosuppression et la résistance aux traitements. Ainsi, une meilleure compréhension des mécanismes moléculaires régissant la génération des macrophages anti-inflammatoires est essentielle au développement de nouvelles approches thérapeutiques en oncologie.Au sein de l'équipe, des travaux précédents ont mis en évidence l'importance de l'activation non-canonique des caspases apoptotiques lors de la différenciation des monocytes en macrophages en réponse au M-CSF. Mes recherches démontrent l'importance de la cathepsine B (CTSB) dans l'activation de cette voie, non seulement au cours de la différenciation, mais également lors de la polarisation anti-inflammatoire. En effet, la CTSB peut activer et cliver de manière non-canonique la caspase-8 apoptotique, entraînant à son tour l'activation et le clivage non canonique des caspases-7 et -3, ainsi que de substrats tels que p47 phox et Lyn. De façon très intéressante, les fragments non-apoptotiques de la caspase-3 se localisent préférentiellement dans les mitochondries des macrophages en différenciation ou polarisés vers un profil M2.Cette voie d'activation non-canonique des caspases apoptotiques médiée par la CTSB étant spécifique de la polarisation anti-inflammatoire et absente en conditions pro-inflammatoires, l'intérêt pharmacologique de son ciblage a été abordé dans la seconde partie de ma thèse. L'inhibition pharmacologique (par le CA-074 Me, inhibiteur de la CTSB, ou par l'Emricasan, inhibiteur pan-caspases) ou génétique (siRNA) empêche non seulement la polarisation M2 des macrophages naifs mais permet également de reprogrammer des macrophages M2 déjà polarisés vers un phénotype M1 pro-inflammatoire.Enfin, en collaboration avec les chimistes Lubomir Vezenkov et Anthony Martin (IBMM, Montpellier), nous avons développé et breveté de nouveaux inhibiteurs ciblant spécifiquement les caspases activées de façon non canonique en nous appuyant sur des motifs NxxD ou KxxD, identifiés à partir de séquences putatives clivées par ces caspases sur leurs substrats. Des résultats préliminaires encourageants ont déjà été obtenus pour certains composés quant à leur capacité à reprogrammer les macrophages anti-inflammatoires ex vivo.En conclusion, l'ensemble de mes travaux de thèse mettent en évidence le rôle central de la CTSB et de sa capacité à activer de manière non-canonique des caspases apoptotiques dans la génération des macrophages anti-inflammatoires. Le ciblage de cette voie permet une reprogrammation efficace des macrophages anti-inflammatoires vers un profil pro-inflammatoire, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives thérapeutiques en oncologie pour remodeler le microenvironnement tumoral et renforcer la réponse anti-tumorale.