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Expression de PD-L1 par les macrophages et réponse aux immunothérapies

Cette étude évalue l’expression de PD-L1 par différents types de cellules immunitaires dans plusieurs cohortes de patients atteints de cancers bronchiques non à petites cellules (CBNPC). L’expression de PD-L1 prédomine à la surface des macrophages (dans le compartiment tumoral et stromal) et est plus importante que sur les cellules tumorales et les cellules T cytotoxiques. D’autres résultats ont montré que cette expression par les macrophages semble associée à une meilleure survie globale chez des patients traités par immunothérapie.

  1. Introduction
  2. Méthodes
  3. Résultats et principaux points de discussion
  4. Conclusion

Introduction

Étude pour déterminer le type de cellules immunitaires, exprimant PD-L1, qui pourrait être associé à un effet bénéfique des immunothérapies.

L’immunothérapie, et en particulier les inhibiteurs des points de contrôle immunitaire comme les inhibiteurs de PD-1/L1, constitue un nouveau concept de traitement antitumoral, avec des résultats significatifs démontrés par rapport au traitement standard. Néanmoins, l’efficacité des inhibiteurs de PD-1/L1 est limitée à une fraction de patients et l’évaluation de l’expression de PD-L1 (mesurée par un test IHC) par les cellules tumorales et/ou immunitaires est requise dans plusieurs indications en raison de sa valeur prédictive. Des données récentes ont démontré l’intérêt prédictif de l’expression de PD-L1 à la surface des cellules immunitaires vis-à-vis de la réponse aux inhibiteurs de PD-1/L1. Le but de cette étude rétrospective est de déterminer le type de cellules immunitaires dont l’expression de PD-L1 pourrait être associée à un bénéfice des inhibiteurs de PD-1/L1.

Méthodes

À partir de trois cohortes de patients traités ou non par immunothérapie, évaluation de l’expression PD-L1 de plusieurs cellules immunitaires

L’étude est menée à partir de trois cohortes :

  • Une cohorte initiale, rétrospective, comprenant des échantillons tissulaires de deux groupes de patients atteints d’un CBNPC et ayant reçu un traitement autre qu’une immunothérapie,
  • Une cohorte C, composée de 81 patients atteints de CBNPC, traités par un inhibiteur de PD-1 en monothérapie entre 2011 et 2018,
  • Une cohorte témoin, composée de 30 patients atteints de CBNPC présentant des niveaux variables d’expression de PD-L1.

Cohorte initiale

Cohorte C

Cohorte témoin

Au sein des trois cohortes, après un traitement spécifique des lames TMA (Tissue MicroArray), le niveau d’expression PD-L1 de plusieurs types de cellules immunitaires est évaluée par microscopie confocale haute résolution et via deux plateformes de microscopie à fluorescence associées à deux panels QIF multiplexés comprenant le récepteur CD56 pour les cellules NK, le récepteur CD68 pour les macrophages et le récepteur CD8 pour les cellules T cytotoxiques.

D’un point de vue statistique :

  • La reproductibilité des analyses a été évaluée avec la cohorte de contrôle.
  • Un score AQUA de 500AU a été utilisé pour déterminer les scores PD-L1 SP142 dans les groupes de patients positifs ou négatifs.
  • La survie a été évaluée à l’aide des méthodes Kaplan-Meier et la significativité avec le test du log-rank.
  • Une analyse unie et multivariée a également été effectuée.

Résultats et principaux points de discussion

Chez les patients traités par immunothérapie, expression PD-L1 plus élevée chez les macrophages CD68+ et potentiellement corrélée à une meilleure survie globale

Dans la cohorte initiale (n=425), les macrophages CD68+ CK- (CK : cytokératine) sont présents chez 391 des 425 prélèvements (92%), les cellules T cytotoxiques CD8+ CK chez 388 prélèvements (91,3%) et les cellules NK CD56+ CK dans 43,1% des cas (90/209).

Au total, 126 des 425 patients présentent un statut PD-L1 positif (29,6%) :

  • La distribution de l’expression de PD-L1 dans le tissu tumoral (régions CK+) et dans le stroma (régions CK-) a été analysée et un troisième compartiment sans aucun tissu a été défini.
  • Dans le compartiment tumoral et dans le stroma, les régions PD-L1 positives ont été définies grâce au comptage des cellules suivantes : cellules PD-L1+ CK+, cellules PD-L1+ CD68+, cellules PD-L1+ CD56+, cellules PD L1+ CD8+.

Chez ces patients ayant un statut PD-L1 positif :

  • L’expression de PD-L1 est significativement plus élevée chez les macrophages que chez les cellules NK et les cellules T [Figure 1].
  • Dans le compartiment tumoral, une co-expression de PD-L1 et de CK est observée dans 53% des cas, moins fréquemment chez les macrophages (41%) puis les cellules T cytotoxiques (4%) et les cellules NK (2%).
  • Dans le stroma, la majorité des cellules PD-L1 positives sont des macrophages (80%), plus rarement des cellules T cytotoxiques (5%) ou des cellules NK (3%).

[Figure 1]

Distribution des cellules immunitaires exprimant PD-L1 dans les tumeurs et le stroma

Une corrélation entre le statut PD-L1 des macrophages CD68+ et des cellules tumorales et entre les cellules CD8 et CD68+ PD-L1 positives est observée, suggérant une association entre l’existence de macrophages exprimant fortement PD-L1 et les tumeurs dites “chaudes”.

Le rôle pronostique de l’expression de PD-L1 dans chaque compartiment est étudié dans la cohorte initiale :

  • Dans les groupes poolés A et B, aucune association n’est observée entre l’expression de PD-L1 par les macrophages et les données cliniques ou pathologiques.
  • 36,7% des patients présentent une expression de PD-L1 par les macrophages, associée à des taux élevés de PD-L1 dans la tumeur et à la surface des CD8 et CD68 (p<0,0001).
  • L’expression de PD-L1 dans les cellules CD68+ n’est cependant pas corrélée à la survie pour cette cohorte ayant reçu des traitements conventionnels.

Ensuite, la valeur prédictive de l’expression de PD-L1 dans les macrophages est évaluée dans la cohorte traitée par immunothérapie.

  • Bien qu’aucune valeur prédictive du phénotype doublement positif PD-L1+ CK+ n’ait pu être mise en évidence, une association significative est identifiée entre l’expression de PD-L1 par les cellules CD68+ et une meilleure survie (p=0,036).
  • Une analyse multivariée confirme la valeur prédictive d’un statut PD-L1+ CD68+ vis-à-vis de la survie, et ce, indépendamment de l’âge, du sexe, du stade, du statut tabagique et du taux de CD8.
  • Un autre test d’évaluation a été utilisé pour confirmer ces observations. Outre l’expression de PD-L1 par les cellules CD68+, le statut PD-L1 sur les cellules CD8 est également prédictif et associé à une meilleure survie chez les patients traités par immunothérapie.

Peu d’études ont évalué l’expression de PD-L1 par les différents types de cellules immunitaires dans les cancers. Celle-ci le fait sur trois types de cellules immunitaires : les macrophages, les cellules T et les cellules NK.

Elle présente cependant quelques limites :

  • Seuls des TMA ont été utilisé, pouvant induire une sous-représentation de l’expression de PD-L1 en raison de l’hétérogénéité au niveau tumoral et micro-environnemental.
  • Les traitements des cohortes sont hétérogènes et le nombre de patients traités par immunothérapie est relativement faible.
  • L’évaluation de PD-L1 est réalisée à partir de tissus archivés avec un “vieillissement” possible des antigènes.
  • L’évaluation des cellules CD68+ pourrait ne pas inclure toutes les cellules macrophagiques et le marquage CD56 pourrait quant à lui inclure aussi les cellules NKT.
  • Si cette étude montre que l’expression de PD-L1 est localisée majoritairement sur les cellules CD68+, généralement classées comme macrophages, Garris et al ont aussi mis en évidence que les inhibiteurs de PD-1 nécessitent la présence de cellules dendritiques au sein de la tumeur pour être actifs. Les cellules dendritiques PD-L1+ n’ont pas été évaluées dans cette étude. Ces données suggèrent un rôle de l’expression de PD-L1 sur d’autres types de cellules immunitaires.

Conclusion

Expression de PD-L1 par les macrophages CD68+ : un bon marqueur prédictif de la réponse à l’immunothérapie ?

Dans cette étude, la co-localisation de PD-L1 sur 3 sous-types de cellules immunitaires provenant des tissus de 457 patients atteints de CBNPC a été étudiée et les résultats, confirmés avec deux méthodes de QIF et de la microscopie confocale, ont montré que l’expression de PD-L1 est en majorité localisée sur les macrophages CD68+, plus fréquente que sur les autres cellules immunitaires. Cette expression de PD-L1 par les macrophages est associée à une meilleure survie globale chez les patients traités par immunothérapie. Ces données suggèrent que l’expression de PD-L1 sur les macrophages pourrait être un bon critère prédictif, mais ces résultats préliminaires devront être confirmés par des études prospectives plus importantes.

(1) Lui Y, et al. Immune Cell PD-L1 Colocalizes with Macrophages and Is Associated with Outcome in PD-1 Pathway Blockade Therapy. Clin Cancer Res. 2020, 26(4): 970-977.