Comparaison de la réponse immunitaire spécifique au virus du papillome humain (VPH) de type 16 E7 entre une population normale et des patients présentant des lésions cervicales

VPH et cancers du col de l'utérus :

Les papillomavirus humains (HPV) sont de petits virus à ADN non enveloppés qui induisent des tumeurs épithéliales de la peau ou des muqueuses. La majorité des tumeurs sont bénignes, présentent une croissance limitée et régressent généralement spontanément. Cependant, un certain nombre de papillomavirus humains induisent des tumeurs qui peuvent éventuellement évoluer vers des carcinomes. Les types HPV génitaux 16 et 18, et moins fréquemment, les types 31, 33, 35, 45, 51 et 56, ont été impliqués dans l'étiologie des cancers du col de l'utérus et d'autres cancers anogénitaux. Environ 500 000 femmes dans le monde développent chaque année un cancer du col de l'utérus et il s'agit de la deuxième cause de décès par cancer chez les femmes. Dans les pays développés, le cancer du col de l'utérus se classe derrière les cancers du sein, du poumon, de l'utérus et des ovaires et représente 7 % de tous les cancers féminins. Aux États-Unis, il y a environ 4 800 décès par an dus au cancer du col de l'utérus. Les preuves établissant un lien entre les VPH et le cancer anogénital proviennent d'études épidémiologiques et de laboratoire. Plus de 90 % des cancers du col de l'utérus et de leurs précurseurs, appelés néoplasies intraépithéliales cervicales (CIN), contiennent des séquences d'ADN du papillomavirus humain (HPV). Les types de VPH trouvés dans les cellules cancéreuses ont une activité de transformation dans les études in vitro et les protéines virales transformantes, E6 et E7, sont constamment exprimées dans les lignées cellulaires du cancer du col de l'utérus et dans les cancers associés au VPH des patients. Dans la transformation maligne associée au VPH, l'ADN viral peut être intégré dans l'ADN cellulaire et l'intégration entraîne souvent la suppression de vastes secteurs du génome viral. Les gènes tardifs (L1 et L2) et certains gènes précoces (E1 et E2) sont généralement perdus, laissant E6 et E7 comme les seuls cadres de lecture ouverts fréquemment trouvés dans les carcinomes. L'expression de E6 et E7 est susceptible de surmonter la régulation de la prolifération cellulaire normalement médiée par des protéines telles que p53 et Rb, permettant une croissance incontrôlée et offrant le potentiel de transformation maligne.

Protéines oncogènes du VPH, E6 et E7, comme cibles idéales pour le développement d'immunothérapies ou de vaccins spécifiques à l'antigène pour les tumeurs malignes du col de l'utérus associées au VPH :

E6 et E7 représentent des cibles idéales pour le développement d'immunothérapies spécifiques d'antigènes ou de vaccins contre les tumeurs malignes associées au VPH. Premièrement, plus de 90 % des cancers du col de l'utérus ont été associés aux VPH, en particulier de type 16, et E6 et E7 sont systématiquement exprimés dans la plupart des cancers du col de l'utérus. Deuxièmement, alors que la plupart des antigènes spécifiques aux tumeurs sont dérivés de protéines normales ou de protéines mutées, E6 et E7 sont des protéines virales complètement étrangères et peuvent potentiellement héberger plus de peptides/épitopes antigéniques qu'une protéine mutante (c'est-à-dire p53) ou une protéine embryonnaire réactivée (c'est-à-dire MAGE-1). Troisièmement, étant donné que E6 et E7 sont nécessaires à l'induction et au maintien des phénotypes malins des cellules cancéreuses, les cellules du cancer du col de l'utérus ne peuvent pas échapper à une réponse immunitaire par perte d'antigène. Sans E6 et E7 fonctionnels, ces cellules cesseraient d'être tumorigènes. Par conséquent, les protéines E6 et E7 représentent des cibles idéales pour développer des immunothérapies spécifiques d'antigènes ou des vaccins contre le cancer du col de l'utérus.

Diverses formes de vaccins, tels que les vaccins à base de vecteurs, les vaccins à base de tumeurs, les vaccins à base d'ADN et les vaccins à base de protéines/peptides ont été décrits dans des systèmes expérimentaux ciblant les protéines HPV-16 E6 et/ou E7. Par exemple, Meneguzzi et al. ont rapporté que l'inoculation de rats avec des recombinants de la vaccine exprimant HPV-16 E6 ou E7 retardait ou empêchait le développement de tumeurs chez 25 à 47 % des rats provoqués avec une lignée cellulaire de rat tumorigène co-transfectée avec HPV-16 et ras activé. De plus, Chen et al. ont démontré que l'immunisation de souris avec des cellules syngéniques non tumorigènes transfectées avec le gène HPV-16 E7 confère une protection contre les cellules tumorales syngéniques positives HPV-16 E7 transplantées. Feltkamp et al. identifié un épitope CTL dans HPV-16 E7 à l'aide d'études de liaison aux peptides H-2Kb et H-2Db MHC de classe I. L'immunisation avec ce peptide a rendu les souris résistantes à une provocation avec des cellules tumorales transformées par HPV-16. De plus, des particules chimériques de type papillomavirus (CVLP) constituées de protéines chimériques HPV-16 L1-E7 (Nieland et al., communication personnelle) ou HPV-16 L1/L2-E7 (Greenstone et al., communication personnelle) ont été utilisées comme vaccins thérapeutiques contre les tumeurs exprimant HPV-16 E7 dans des modèles murins. Plus récemment, un essai clinique de phase I/II a été réalisé chez huit patientes atteintes d'un cancer du col de l'utérus au stade avancé en utilisant un virus de la vaccine recombinant vivant exprimant les protéines E6 et E7 des HPV 16 et 18 (TA-HPV). Dans cette étude, aucun effet secondaire clinique significatif ou contamination environnementale par le TA-HPV vivant n'a été observé.

Importance des réponses immunitaires à médiation cellulaire dans le contrôle des infections au VPH et des néoplasmes associés au VPH :

Plusieurs sources de données suggèrent que les réponses immunitaires à médiation cellulaire sont importantes pour contrôler à la fois les infections au VPH et les néoplasmes associés au VPH. Premièrement, la prévalence des maladies liées au VPH (infections et néoplasmes) est accrue chez les receveurs de greffe et les patients infectés par le virus de l'immunodéficience humaine (VIH), tous deux connus pour avoir une immunité à médiation cellulaire altérée. Deuxièmement, des études animales ont démontré que les animaux immunisés sont protégés contre l'infection par le papillomavirus et contre le développement d'une néoplasie. La vaccination facilite également la régression des lésions existantes. Troisièmement, des cellules T infiltrantes CD4+ (cellules T auxiliaires) et CD8+ (cellules T cytotoxiques/suppressives) ont été observées dans des verrues régressant spontanément et quatrièmement, les verrues chez les patients sous traitement immunosuppresseur disparaissent souvent lorsque ce traitement est interrompu.

Réponses immunitaires cellulaires au VPH :

La compréhension de l'immunité médiée par les lymphocytes T contre les infections par le VPH a été facilitée par l'identification des épitopes du CMH de classe I et de classe II des protéines du VPH. Plusieurs groupes ont tenté de cartographier les épitopes des cellules T auxiliaires (Th) murines et humaines sur les protéines du VPH. Plusieurs groupes ont également tenté de cartographier des épitopes de lymphocytes T cytotoxiques (CTL) murins et humains sur des protéines HPV. Kast et al. ont identifié plusieurs peptides de liaison à haute affinité des protéines HPV-16 E6 et E7 pour les allèles HLA-A humains. De plus, des CTL spécifiques de HPV reconnaissant les protéines HPV E6 et E7 ont été mis en évidence dans le sang périphérique de patientes atteintes d'un cancer du col de l'utérus, chez des donneurs sains et chez des patientes présentant des lésions CIN [Nakagawa, 1997 #562]. En outre, l'infiltration du tissu cancéreux du col de l'utérus avec des CTL spécifiques au VPH a été récemment décrite.

Les réponses immunitaires à médiation cellulaire dans les lésions infectées par le VPH peuvent être démontrées par des tests cutanés in vivo, des dosages CTL in vitro et des réponses lymphoprolifératives in vitro. Par exemple, Hopfl et al. ont utilisé des protéines HPV-16 exprimées par des bactéries pour des tests cutanés chez des patients présentant des lésions CIN et ont trouvé des réponses cutanées spécifiques à la protéine L1 du virion et non à la protéine E4. Chez les patients présentant des lésions CIN, des CTL spécifiques au VPH ont été identifiés dans les PBMC et dans les tissus cervicaux. Les réponses lymphoprolifératives in vitro chez les patients présentant des lésions CIN ont été activement étudiées. Par exemple, de Gruijl et al. ont rapporté que les réponses prolifératives des lymphocytes T contre la protéine oncogène E7 du VPH-16 étaient les plus importantes chez les patients atteints de CIN présentant une infection persistante au VPH. Cependant, Kadish et al. ont rapporté que les réponses lymphoprolifératives aux peptides E6 et E7 spécifiques du VPH-16 semblaient être associées à la clairance de l'infection par le VPH et à la régression des lésions CIN.

Importance des fonctions des lymphocytes T auxiliaires dans la génération de réponses antitumorales efficaces :

De plus en plus de preuves suggèrent que des réponses antitumorales inadéquates peuvent résulter d'une défaillance du bras auxiliaire de la réponse immunitaire. Les événements conduisant à l'activation des CTL sont étroitement régulés afin de se protéger contre le développement de réponses immunitaires inappropriées aux antigènes du soi ou de réponses exagérées aux antigènes étrangers. Cette régulation est médiée par les lymphokines produites par les lymphocytes T auxiliaires CD4+. Les cellules auxiliaires T CD4 + sont essentielles à la génération de puissantes réponses immunitaires antitumorales. Il a été démontré que les lymphocytes T CD4+ jouent un rôle déterminant dans la génération de réponses immunitaires contre plusieurs tumeurs malignes solides chez le murin [Fearon, 1990 #833; Golumbek, 1991 #834] et dans les populations humaines [Topalian, 1994 #396; Topalian, 1994 #397]. Plusieurs tumeurs de souris qui sont transfectées avec des gènes syngéniques du CMH de classe II deviennent des vaccins très efficaces contre une provocation ultérieure avec des tumeurs négatives de classe II de type sauvage [Ostrand-Rosenberg, 1990 #177; James, 1991 #272; Chen, 1993 #213] De plus, en tant que cellules mémoires cruciales dans le bras des lymphocytes T du système immunitaire, les cellules CD4+ peuvent être capables de fournir une immunité à long terme contre des antigènes spécifiques [Tew, 1990 #624; Sprent, 1994 #625].

Rôle des cytokines dans l'immunité à médiation cellulaire :

L'immunité à médiation cellulaire est régulée par des cytokines qui sont sécrétées par les cellules T auxiliaires. En général, les cellules T auxiliaires peuvent être classées en cellules Th1 et/ou Th2 en fonction des différents types de cytokines qu'elles sécrètent. Les cellules Th1 sécrètent de l'interleukine (IL) 2 et de l'interféron gamma (IFN-gamma). Les cellules Th2 produisent IL-4, IL-5, IL-10 et IL-13. Les lymphocytes Th1 sont les cellules effectrices les plus importantes dans les réactions inflammatoires associées à une hypersensibilité retardée vigoureuse mais à une faible production d'anticorps, comme cela se produit dans la dermatite de contact et dans les infections virales ou bactériennes intracellulaires (pour revue, voir [Mosmann, 1989 #168; Romagnani, 1992 #130]). Le phénotype fonctionnel de la plupart des cellules Th2 peut expliquer à la fois la production persistante de certains isotypes d'anticorps, en particulier IgG1 et IgE, et l'éosinophilie observée dans les infections helminthiques humaines et les troubles allergiques. On pense que la protection médiée par les lymphocytes contre les infections virales ainsi que le contrôle des tumeurs sont médiés par les réponses des cytokines Th1 et altérés par les réponses des cytokines Th2. La réponse Th1 productrice d'IL-2 et d'IFN-gamma est probablement le composant majeur qui contribue au développement de l'immunité à médiation cellulaire contre les infections à HPV et les néoplasmes associés au HPV.

Les vaccins chimériques spécifiques à E7 peuvent contrôler le modèle tumoral exprimant HPV16 E7. En coopérant avec le professeur TC Wu des instituts médicaux Johns Hopkins, nous avons développé avec succès plusieurs vaccins chimériques à ADN, à ARN et à vecteur viral pour prévenir et traiter les tumeurs exprimant le HPV16 E7 dans des modèles animaux. Nous avons découvert que ces vaccins à ADN chimère E7 sont capables de prévenir et de traiter la croissance de tumeurs modèles murines exprimant E7. Ces résultats positifs des modèles murins précliniques nous ont encouragés à nous concentrer sur le développement d'un vaccin contre le cancer et d'une immunothérapie et à appliquer ces vaccins à des sujets humains.

Cependant, il est très important de mettre en place divers tests immunologiques spécifiques à E7 sur l'être humain pour évaluer l'effet d'un vaccin contre le cancer ou d'une immunothérapie dans de futurs essais cliniques. Nous aimerions donc fournir cette proposition pour aborder le développement de tests immunologiques spécifiques à HPV 16 E7 chez l'homme. Il y a plusieurs objectifs dans ce projet :

1. développer et utiliser des tests pour mesurer les CTL aux protéines HPV 16 E7, et
2. développer et utiliser des tests pour mesurer les réponses T helper (Th) aux antigènes HPV 16 E7.