Amélioration de la virothérapie oncolytique par le virus de la stomatite vésiculaire

Abstract

Le cancer est la principale cause de décès au Canada et son incidence ne cesse d’augmenter à l’échelle mondiale. Bien qu’il existe plusieurs traitements tels que la chirurgie de résection ainsi que la chimio- et radiothérapie, ces approches sont souvent peu spécifiques en plus de causer d’importants effets secondaires chez les patients. Pour pallier cela, de nouvelles générations de thérapies ont émergé dans les dernières décennies. Notamment, les immunothérapies du cancer constituent une option de traitements plus ciblés, fonctionnant entre autres en rééduquant le système immunitaire de l’hôte à combattre le cancer. Parmi celles-ci, les virus oncolytiques (VO) représentent des candidats intéressants. Ces virus ciblent et tuent préférentiellement les cellules tumorales, tout en induisant une réponse inflammatoire au sein de la tumeur et en laissant les cellules saines intactes. Plusieurs facteurs viennent cependant limiter leur utilisation en clinique. Entre autres, il existe une hétérogénéité dans la qualité des réponses immunitaires antitumorales interindividuelles induites avec cette approche. De plus, les cellules tumorales peuvent présenter entre elles une importante variabilité dans leur sensibilité aux VO, impactant ainsi leur application à divers cancers. Dans l’optique de contourner ces obstacles, nous avons étudié le potentiel de différentes approches à améliorer l’efficacité de la virothérapie oncolytique. Pour ce faire, nous avons combiné l’utilisation d’une souche oncolytique du Virus de la stomatite vésiculaire (VSV∆51) avec ces approches. Ce virus a été choisi pour son pantropisme important ainsi que sa réplication rapide favorisant l’expression de transgènes. Notre groupe et d’autres avons précédemment montré que celui-ci peut par ailleurs être utilisé comme adjuvant en vaccination anticancer afin d’améliorer l’étendue de la réponse immunitaire ciblée contre la tumeur. Dans une première étude (chapitre 2), nous nous sommes intéressés à améliorer le potentiel adjuvant de VSV∆51 dans un tel contexte en exploitant une souche encodant le transgène de l’interleukine-2 (VSV∆51-IL-2), une cytokine importante dans l’induction d’une immunité adaptative robuste. Dans un modèle murin de vaccination prophylactique, nos résultats ont démontré que VSV∆51-IL-2 permet l’induction d’une plus grande population de cellules de type précurseurs mémoire parmi la population de lymphocytes T CD8 antigène spécifique, comparé à sa souche parentale. De plus, nous avons également observé en modèle thérapeutique de mélanome sous-cutané une amélioration des fonctions effectrices des lymphocytes T CD8 et un meilleur contrôle tumoral chez les souris vaccinées avec VSV∆51-IL2. Dans la seconde partie de ces travaux de recherche, nous nous sommes intéressés à améliorer la permissivité des cellules tumorales à une infection par VSV∆51 en utilisant une catégorie de molécules appelée sensibilisateurs viraux (VS). Puisque leur administration systémique peut comporter plusieurs défis importants, nous avons tout d’abord évalué l’utilisation de microbulles (MB) comme outil de livraison au site de la tumeur, afin d’améliorer l’infection virale (chapitre 3). Les MB sont des particules lipidiques pouvant être chargées avec un cargo tel qu’un VS et qui peuvent le relâcher de manière ciblée grâce à l’utilisation d’ultrasons dirigés. En exploitant les cellules 4T1, un modèle de cancer du sein murin résistant à l’infection par VSV∆51, nous avons pu observer que les MB permettent efficacement le relâchement de molécules ainsi une infection accrue des cellules tumorales par le VO. Finalement, la troisième étude présentée dans cette thèse (chapitre 4) a tenté d’explorer le potentiel thérapeutique d’une famille de VS nouvellement décrite par nos collaborateurs: le BI-D1870 et le KA-019, deux inhibiteurs des kinases ribosomales s6. Les résultats obtenus jusqu’à présent nous ont permis de démontrer que ces deux molécules permettent une sensibilisation robuste des cellules 4T1 à une infection in vitro par VSV∆51. De premiers résultats in vivo ont également démontré que ces drogues permettent une meilleure réplication du virus au sein des tumeurs traitées ainsi qu’une diminution de la croissance tumorale. De manière générale, ce projet de recherche a permis d’approfondir nos connaissances sur l’utilisation des VO comme adjuvants de vaccination antitumorale, ainsi que d’évaluer le potentiel de différentes approches à améliorer l’efficacité thérapeutique de la virothérapie oncolytique par VSV∆51. Cancer is the leading cause of death in Canada, and its incidence continues to rise globally. Although there are several treatments available, such as resection surgery, as well as chemo- and radiation therapy, these approaches are often non-specific and can cause significant side effects in patients. To address these issues, new generations of therapies have emerged over the past few decades. Notably, cancer immunotherapies represent a more targeted treatment option, working, among other things, by retraining the host's immune system to fight cancer. Among these, oncolytic viruses (OV) represent interesting candidates. These viruses preferentially target and kill tumor cells while inducing an inflammatory response within the tumor and leaving healthy cells intact. However, several factors limit their clinical application. Notably, there is heterogeneity in the quality of the antitumor immune responses induced by this approach among individuals. Additionally, tumor cells can exhibit significant variability in their sensitivity to OV, limiting their use across different cancers. In an effort to overcome these obstacles, we studied the potential of various approaches to enhance the effectiveness of oncolytic virotherapy. To achieve this, we utilized a strain of the Vesicular stomatitis virus (VSV∆51) in conjunction with these approaches. This virus was chosen for its broad tropism and rapid replication, favoring a strong transgene expression. Our group and others have previously shown that it can also be used as an adjuvant in anticancer vaccination to improve the extent of the targeted immune response against tumors. In the first study (Chapter 2), we focused on enhancing the adjuvant potential of VSV∆51 in this context by exploiting a strain encoding the interleukin-2 transgene (VSV∆51-IL-2), a key cytokine in inducing robust adaptive immunity. In a prophylactic murine vaccination model, our results demonstrated that VSV∆51-IL-2 induces a larger population of memory precursor cells among the antigen-specific CD8 T cell population compared to its parental strain. Furthermore, we also observed in a therapeutic model of subcutaneous melanoma an improvement in the effector functions of CD8 T cells and better tumor control in mice vaccinated with VSV∆51-IL-2. In the second part of this research, we aimed at enhancing the permissiveness of tumor cells to VSV∆51 infection by using a category of compounds known as viral sensitizers (VS). Given that their systemic administration can pose significant challenges, we first evaluated the use of microbubbles (MB) as a delivery tool to the tumor site to enhance viral infection (Chapter 3). MB are lipid particles that can be loaded with a cargo such as a VS and can release it in a targeted manner using focused ultrasounds. By utilizing 4T1 cells, a murine breast cancer model resistant to infection by VSV∆51, we effectively observed that microbubbles enable the release of VS and increase the infection of tumor cells by the OV. Finally, the third study presented in this thesis (Chapter 4) aimed at exploring the therapeutic potential of a newly described family of VS by our collaborators: BI-D1870 and KA-019, two inhibitors of the ribosomal S6 kinases. The results obtained so far have demonstrated that these two compounds enable robust sensitization of 4T1 cells to in vitro infection by VSV∆51. Preliminary in vivo results also indicated that these drugs promote better viral replication within treated tumors and a reduction in tumor growth. Overall, this research project has deepened our understanding of the use of OV as adjuvants in anticancer vaccination and evaluated the potential of various approaches to enhance the therapeutic efficacy of oncolytic virotherapy with VSV∆51.