redresse=1.5|thumb|Structure d'un récepteur antigénique chimérique Un récepteur antigénique chimérique comprend un domaine extracellulaire de liaison à l'antigène indépendant du complexe majeur d'histocompatibilité dérivé d'un anticorps monoclonal, comprenant un (i) fragment variable à chaîne unique (scFV), un lieur et une région espaceur/charnière, (ii) un domaine transmembranaire et (iii) une signalisation de lymphocytes T intracellulaires comptant le CD3 zeta et des domaines co-stimulateurs. Un récepteur antigénique chimérique (de l'anglais chimeric antigen receptor ou CAR) est une molécule créée en laboratoire pour permettre aux cellules immunitaires de reconnaître et de cibler des protéines présentes à la surface d'autres cellules, par exemple présentes à la surface de cellules tumorales..
Les CAR font partie d'une série d'avancées prometteuses dans la lutte contre le cancer grâce au développement de thérapies adoptives de transfert de cellules.. Des lymphocytes du patient sont prélevés puis génétiquement modifiés pour les doter d'un récepteur CAR spécifique d'un antigène exprimé par les cellules tumorales du patient. Les cellules immunitaires, réintroduites dans le patient, peuvent alors reconnaître et tuer les cellules cancéreuses.
La création de lymphocytes allogéniques, pouvant être administrés à un grand nombre de patients, est également explorée et a déjà permis de soigner avec succès.. Les traitements Yescarta et Kymriah, commercialisés aux États-Unis en 2017, utilisent cette approche.
Au sein de l'Union Européenne, ces traitements sont commercialisés sous le statut de "médicaments de thérapie innovante" et plus particulièrement de "médicament de thérapie génique"..
Historique Le concept de traitement génétique par lymphocytes T a été développé dans les années 1980 par un immunologiste israélien au Weizmann Institute of Science et au Tel Aviv Sourasky Medical Center Zelig Eshhar et ses collègues, qui ont créé les premiers lymphocytes T CAR fonctionnels en 1989.
Les premiers traitements avec des lymphocytes T universels ont été mis sur le marché en 2017. Ils sont efficaces sur les cancers dits « liquides », tels les leucémies et les lymphomesLa Recherche , décembre 2018, ..
Dans les années 2010, des oncologues comme Katayoun Rezvani travaillent sur des lymphocytes NK-CAR, qui pourraient être mieux tolérés.
Concept redresse=1.5|thumb|Schéma des 4 types de récepteur antigénique chimérique (A) Dans la première génération de récepteur antigénique chimérique, il n’y avait qu’un seul composant de signal intracellulaire CD3 Zeta. (B & C) Les deuxième et troisième générations ont ajouté des molécules co-stimulatrices, une et plusieurs respectivement. (D) Dans les cellules récepteur antigénique chimérique T de quatrième génération, la reconnaissance des antigènes cibles conduit à l’induction de la production de cytokines grâce à l’activation de facteurs en aval. CAR de première génération Le récepteur des lymphocytes T (TCR) reconnaît l'antigène ciblé sous la forme d'un court peptide présenté par les molécules du complexe majeur d'histocompatibilité alors que le récepteur des lymphocytes B, comme les anticorps, reconnaît l'antigène natif. Il est possible de produire un récepteur hybride comprenant la partie extracellulaire du récepteur des lymphocytes B fusionnée génétiquement à la partie intracellulaire du récepteur de lymphocytes T. Plus précisément, on fusionne le module de reconnaissance du lymphocyte B (en général sous la forme d'un sc-FV, single chain variable fragment) avec le domaine activateur du lymphocyte T, c'est-à-dire la chaine CD3ζ. Le récepteur ainsi obtenu (CAR de première génération), une fois exprimé dans un lymphocyte T, redirige ce dernier contre des cellules exprimant l'antigène ciblé par le module de reconnaissance.... Cependant, la seule reconnaissance de l'antigène par le lymphocyte T ne suffit pas à produire une activation complète, et peut même rendre le lymphocyte T anergique.. De fait, les premiers essais cliniques avec des CAR de première génération furent plutôt décevants.
CAR de deuxième génération C'est probablement à D. Campana et ses collègues que revient l'idée d'ajouter au CAR de première génération un module de costimulation, par exemple une séquence dérivée des molécules CD28 ou 4-1BB.. Lorsque les lymphocytes exprimant un CAR de deuxième génération rencontrent l'antigène ciblé par le CAR à la surface d'une cellule tumorale, ils reçoivent simultanément le signal antigénique (signal 1 transmis par la séquence dérivée du CD3ζ) et le signal de costimulation (signal 2). Les premiers succès thérapeutiques furent observés dès 2011 avec les CAR de deuxième génération développés par les équipes de C. June., M. Sadelain. et S. Rosenberg..
Place des CAR dans les immunothérapies adoptives C'est S. Rosenberg et son équipe qui, dès 1988, traita des patients atteints de mélanome avec des lymphocytes T activés.. Dans la version la plus simple de cette thérapie cellulaire adoptive, les lymphocytes qui infiltrent la tumeur du patient (et qui donc sont enrichis en lymphocytes dirigés contre les antigènes exprimés par les cellules tumorales) sont prélevés puis amplifiés in vitro avant d'être réinjectés au patient. Ce type d'approche a certes donné des résultats cliniques prometteurs et permis de démontrer la faisabilité d'utiliser des lymphocytes pour combattre les cancers. Cependant, seule une fraction des lymphocytes issus de la tumeurs sont réellement dirigés contre les cellules tumorales. De plus, l'étape d'amplification in vitro est particulièrement longue et difficile car il faut injecter des dizaines de milliards, voire des centaines de milliards de lymphocytes pour obtenir une certaine efficacité clinique.. Enfin, les lymphocytes injectés ne persistent que très transitoirement chez le patient et de multiples injections sont nécessaires.
C'est pour pallier ces difficultés que les CAR ont été développés. En effet, l'expression par les lymphocytes modifiés génétiquement du CAR (de première ou de deuxième génération) assure la spécificité vis-à-vis de l'antigène tumoral. Surtout, l'addition du module de costimulation sur les CAR de deuxième génération permet une prolifération des lymphocytes in vivo, c'est-à-dire après leur injection au patient. Certaines études ont reporté des amplifications in vivo d'un facteur > 1000... Il suffit alors d'injecter au patient quelques dizaines ou centaines de millions de lymphocytes exprimant le CAR, ce qui est parfaitement faisable. Enfin, comme ils prolifèrent in vivo, les lymphocytes modifiés persistent pendant des semaines, voire des mois.
Traitements Dans les cancers du sang Les premiers résultats cliniques positifs ont été obtenus dans le traitement de leucémies ou de lymphomes à cellules B en ciblant l'antigène CD19 exprimé par les lymphocytes B et les cellules tumorales. Depuis de nombreux autres antigènes exprimés par les cellules tumorales ont été testés et sont en développement. Le premier traitement à base de CAR a été approuvé par la FDA américaine en pour le traitement de leucémie chez l'enfant et les jeunes adultes. et en octobre de la même année pour le traitement de certains lymphomes non hodgkiniens à grandes cellules B. Lors des essais cliniques de traitement de leucémies aiguës lymphoblastiques 79 % des patients traités avaient survécu douze mois après traitement. Le coût du traitement appelé Kymriah s'élève à américains et n'est facturé qu'en cas de réussite du traitement. Cette approche est actuellement réservée aux cas où les autres traitements ont échoué. Les deux tableaux ci-dessous citent quelques-uns des antigènes ciblés testés actuellement en clinique et les cancers correspondants.. + Liste des traitements CAR-T approuvés par la FDA (fin 2022). Tous sont des CAR-T de deuxième génération Dénomination commune internationaleNom commercialStructureAntigène cibleIndicationTisagenlecleucelKymriahEctodomain: Anti- CD19; Endodomain: CDζ-4-1BBCD19Axicabtagene ciloleucelYescartaEctodomain: Anti- CD19; Endodomain: CDζ-CD28CD19Brexucabtagene autoleucelTecartusEctodomain: Anti- CD19; Endodomain: CDζ-CD28CD19Lisocabtagene maraleucelBreyanziEctodomain: Anti- CD19; Endodomain: CDζ-4-1BBCD19Idecabtagene vicleucelAbecmaEctodomain: Anti-BCMA; Endodomain: CDζ-4-1BBBCMACiltacabtagene autoleucelCarvyktiEctodomain: Anti-BCMA; Endodomain: CDζ-4-1BBBCMA +CAR testés dans des hémopathies malignesAntigène cibléIndicationsCD19Hémopathies à cellules BBCMAMyélome multipleCD123Leucémie aiguë myéloblastique Syndrome myéloïde dysplasiqueCD20Hémopathies à cellules BCD22Hémopathies à cellules BCD38Myélome multipleLeYLeucémie aiguë myéloblastique
Syndrome myéloïde dysplasiqueROR1Leucémies ROR1+
Dans les tumeurs solides il n'existe, à ce jour, aucun traitement approuvé par la Food and Drug Administration pour un traitement des tumeurs solides par les CAR-T.
La première différence majeure entre les tumeurs solides et les tumeurs hématologiques est qu’il est plus difficile de trouver un antigène cible idéal. Contrairement aux cancers tels que la leucémie aiguë lymphoblastique ou la leucémie lymphoïde chronique dans lesquels les cellules tumorales expriment universellement le marqueur des cellules B CD19, les tumeurs solides expriment rarement un antigène spécifique de la tumeur.
Le manque de spécificité de l’antigène tumoral augmente le risque potentiel de toxicité significative hors tumeur sur la cible. Ce fut le cas d’un patient atteint d’un cancer du côlon métastatique qui a reçu une perfusion de cellules CAR T ciblées sur l’antigène HER2 (ERBB2) et est décédé 5 jours plus tard. La cause du décès a été attribuée aux faibles niveaux de HER2 sur les cellules épithéliales du poumon, qui ont été attaquées par les CAR. Un autre exemple de toxicité ciblée et hors tumeur a été trouvé avec un CAR anti-GD2 à haute affinité pour le neuroblastome, dans lequel de faibles niveaux de GD2 dans le cerveau ont entraîné une encéphalite mortelle. +CAR testés dans des tumeurs solidesAntigène cibléIndicationsc-METMélanome, seinCD133Foie, pancréas, cerveauCD171NeuroblastomeCD70pancréas, rein, seinCEAfoie, poumon, colo-rectal, estomac, pancréasEGFR-VIIIGlioblastomeEpCAMfoie, estomac, nasopharynx, sein, colon, œsophage, pancréasEphA2glioblastomeFAPmésothéliomeGD2neuroblastomeDel Bufalo F, De Angelis B, Caruana I et al. GD2-CART01 for relapsed or refractory high-risk neuroblastoma, N Engl J Med, 2023;388:1284-1295, glioblastome, sarcomes, ostéosarcome, mélanomeGPC3foie, poumonHER2sein, ovaire, poumon, glioblastome, sarcomesIL-13Ra2glioblastomeMésothélinecol de l'utérus, pancréas, ovaire, poumonMUC1foie, poumon, pancréas, sein, glioblastome, estomac, colo-rectalPSCApancréasPSMAprostate, vessieROR1cancers ROR1+VEGFR2mélanome, rein
Effets secondaires Les deux principaux effets secondaires graves associés au traitement CAR-T sont le syndrome de libération des cytokines et le syndrome de neurotoxicité associé aux cellules effectrices immunitaires chez tous les patients . L’efficacité et la sécurité à long terme de cette approche prometteuse ne sont pas encore disponibles et restent un défi.